用于分配流體的噴嘴的制作方法
【專利說(shuō)明】用于分配流體的噴嘴發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及噴嘴領(lǐng)域，并且更具體地涉及用于分配流體的噴嘴。
[0002]發(fā)明背景
[0003]已知流體根據(jù)流體的重力和密度將形成水平層。影響流體的密度的一個(gè)特性的例子是溫度。例如，在所有液態(tài)水中，具有4°C的溫度的水具有最高的密度。當(dāng)水聚集了不同的特性(諸如溫度、形成層)時(shí)發(fā)生水的分層。分層可以被通向水的混合層的擾流所擾亂。
[0004]其中分層是很重要的一個(gè)領(lǐng)域是能量?jī)?chǔ)存器領(lǐng)域，在該領(lǐng)域中，例如，諸如水的流體可以用于儲(chǔ)存熱能。在很長(zhǎng)的時(shí)間段中以很大程度保存水的熱能，其中傳導(dǎo)性是熱傳遞的主要原因。在這樣的應(yīng)用中，可以通過(guò)從儲(chǔ)存器的一個(gè)水平中取出冷水，在熱交換器中加熱所取出的水并且接著將加熱的水在具有相應(yīng)溫度的水平處返回到儲(chǔ)存器來(lái)對(duì)儲(chǔ)存器充能。對(duì)于放能，熱水被從儲(chǔ)存器中取出，在熱交換器中進(jìn)行冷卻并且在具有相應(yīng)溫度的水平處被返回到儲(chǔ)存器。在這種類型的應(yīng)用中，當(dāng)向儲(chǔ)存器供應(yīng)水時(shí)保持具有不同溫度的水未被混合，即，保持分層原封不動(dòng)是重要的。因而，當(dāng)向儲(chǔ)存器供應(yīng)水時(shí)使在能量?jī)?chǔ)存器中產(chǎn)生盡可能小的擾流是重要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明的一方面的目的是提供一種噴嘴，其減少在例如熱能儲(chǔ)存器內(nèi)的擾流混合的發(fā)生，因而降低了總的熱有效能損耗。在此背景下，最關(guān)鍵的情況是將流體分配到停滯的流體體積中。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，通過(guò)用于分配具有一定速度的流體的噴嘴來(lái)實(shí)現(xiàn)這些目的，該噴嘴界定了多個(gè)流動(dòng)通道，多個(gè)流動(dòng)通道中的每個(gè)流動(dòng)通道具有被設(shè)置為接收來(lái)自管道的流體的入口和一個(gè)出口，多個(gè)流動(dòng)通道中的至少一個(gè)流動(dòng)通道是中心流動(dòng)通道，且多個(gè)流動(dòng)通道中的至少第一流動(dòng)通道和第二流動(dòng)通道是外側(cè)流動(dòng)通道，外側(cè)流動(dòng)通道的出口被設(shè)置在中心流動(dòng)通道的出口的兩側(cè)上，第一外側(cè)流動(dòng)通道的入口包圍中心通道的入口，且中心通道的入口包圍第二外側(cè)流動(dòng)通道的入口，第二外側(cè)流動(dòng)通道具有小于出口區(qū)域的入口區(qū)域，入口的中心軸實(shí)質(zhì)上垂直于出口的中心面。
[0007]通過(guò)具有小于同一通道的出口區(qū)域的通道的入口區(qū)域，相較于流出出口的流體速度，入口接收的流體具有更大的速度。根據(jù)本發(fā)明的流動(dòng)通道被設(shè)置成使得具有最高速度的流體部分從中心流動(dòng)通道的出口流出，且具有最低速度的流體部分從第一外側(cè)流動(dòng)通道和第二外側(cè)流動(dòng)通道的出口流出。第一外側(cè)流動(dòng)通道的出口沿著入口的中心軸被設(shè)置在中心流動(dòng)通道的出口之上。第二外側(cè)流動(dòng)通道的出口沿著入口的中心軸被設(shè)置在中心流動(dòng)通道的出口之下。因此，經(jīng)由出口從噴嘴流出的流體流可以具有中心部分與外側(cè)部分，中心部分具有高的流動(dòng)速度且外側(cè)部分具有低的流動(dòng)速度，外側(cè)部分圍繞中心部分使得流可產(chǎn)生低的擾流流動(dòng)。這是有利的，因?yàn)槿绻黧w被分配到停滯的流體體積中，則在從中心流動(dòng)通道的出口流動(dòng)的流體與從第一外側(cè)流動(dòng)通道和第二外側(cè)流動(dòng)通道的出口流動(dòng)的流體的界面中允許的擾流不會(huì)擾亂停滯的流體體積。
[0008]在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，噴嘴還可以包括:沿著入口的中心軸延伸的外側(cè)圓柱形壁，內(nèi)側(cè)圓柱形分隔壁以及外側(cè)圓柱形分隔壁，所述壁沿著入口的中心軸延伸，內(nèi)側(cè)圓柱形分隔壁被外側(cè)圓柱形分隔壁包圍，外側(cè)圓柱形分隔壁被外側(cè)圓柱形壁包圍，中心通道形成在外側(cè)分隔壁與內(nèi)側(cè)分隔壁之間，第一外側(cè)流動(dòng)通道形成在外側(cè)壁與外側(cè)分隔壁之間，且第二外側(cè)流動(dòng)通道形成在內(nèi)側(cè)分隔壁的內(nèi)部。
[0009]當(dāng)在環(huán)形管道上安裝噴嘴時(shí)，環(huán)形壁尤其有用。相較于使用具有相等的橫截面面積的非環(huán)形管道，通過(guò)使用環(huán)形壁，流體可以以更高的速度流經(jīng)噴嘴。本實(shí)施例的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，可以使用具有更小直徑的環(huán)形壁，產(chǎn)生更具成本效益的噴嘴。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，噴嘴還可以包括:內(nèi)側(cè)分隔壁，其相較于外側(cè)分隔壁沿著入口的中心軸延伸得更遠(yuǎn)；外側(cè)分隔壁，其相較于外側(cè)壁沿著入口的中心軸延伸得更遠(yuǎn)。
[0011]根據(jù)又一個(gè)實(shí)施例，噴嘴還可以包括:第一外側(cè)流動(dòng)通道的出口，其由外側(cè)壁的端部與從外側(cè)分隔壁的端部在實(shí)質(zhì)上垂直于外側(cè)分隔壁的方向上延伸的第一凸緣界定；中心流動(dòng)通道的出口，其由第一凸緣與從內(nèi)側(cè)分隔壁的端部在實(shí)質(zhì)上垂直于內(nèi)側(cè)分隔壁的方向上延伸的第二凸緣界定；第二外側(cè)流動(dòng)通道的出口，其由第二凸緣與沿著入口的中心軸被放置在第二凸緣之下的底板界定，底板實(shí)質(zhì)上垂直于入口的中心軸延伸。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，入口的尺寸與出口的尺寸之間的關(guān)系使得流出第一外側(cè)流動(dòng)通道和第二外側(cè)流動(dòng)通道的每個(gè)出口的流體速度實(shí)質(zhì)上低于流出中心流動(dòng)通道的出口的流體速度。在一個(gè)實(shí)施例中，流出第一外側(cè)流動(dòng)通道和第二外側(cè)流動(dòng)通道的每個(gè)出口的流體速度是流出中心流動(dòng)通道的出口的流體速度的一半。因此，可實(shí)現(xiàn)在流體與向其中分配流體的停滯的流體體積之間的低的擾流流動(dòng)。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，第一外側(cè)流動(dòng)通道具有小于出口區(qū)域的入口區(qū)域。中心流動(dòng)通道也可以具有小于出口區(qū)域的入口區(qū)域。如前所述，具有小于入口區(qū)域的出口區(qū)域的影響是，從出口流出的流體速度低于入口所接收的流體速度。通過(guò)對(duì)噴嘴的各自的入口和出口設(shè)定尺寸，可實(shí)現(xiàn)流出各自的出口的流體的期望速度。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，第一外側(cè)流動(dòng)通道的出口區(qū)域小于第二外側(cè)流動(dòng)通道的出口區(qū)域。這在流經(jīng)第一外側(cè)流動(dòng)通道的流體速度小于流經(jīng)第二外側(cè)流動(dòng)通道的流體速度但期望流出各自的流動(dòng)通道的流體速度相等時(shí)可以是有利的，
[0015]噴嘴還可以包括沿著入口的中心軸延伸的至少一個(gè)子分隔壁，所述子分隔壁被配置為將多個(gè)流動(dòng)通道中的每個(gè)流動(dòng)通道劃分成至少兩個(gè)實(shí)質(zhì)上相等尺寸的子流動(dòng)通道。噴嘴還可以包括被設(shè)置成互相垂直的第一子分隔壁和第二子分隔壁。這些子分隔壁用于實(shí)現(xiàn)對(duì)從噴嘴流出的流體的更均等的徑向分布，使得不出現(xiàn)水平噴射力。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，噴嘴被連接到伸縮管。這在噴嘴被用于在(例如能量?jī)?chǔ)存器中的)多個(gè)水平處分配流體時(shí)可以是有利的。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提供對(duì)根據(jù)本發(fā)明的第一方面的噴嘴的使用，該噴嘴用于將具有一定速度的流體分配到另一個(gè)實(shí)質(zhì)上停滯的流體體積中。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，流體具有第一溫度，并且其中流體被分配到實(shí)質(zhì)上停滯的流體體積中的具有相等的第一溫度的層。
[0018]第二方面通常可以與第一方面具有相同的優(yōu)點(diǎn)。
[0019]通常，除非本文另有明確規(guī)定，否則權(quán)利要求中使用的所有術(shù)語(yǔ)將根據(jù)其在本技術(shù)領(lǐng)域中的普通含義進(jìn)行解釋。除非另有明確陳述，否則對(duì)“一種(a)/—種(an)/所述(the)(元件、設(shè)備、組件、構(gòu)件等)”的所有提及將被開放地解釋為指所述元件、設(shè)備、組件、構(gòu)件等中的至少一個(gè)示例。除非明確陳述，否則本文公開的任何方法的步驟不必以所公開的精確順序執(zhí)行。
[0020]附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明
[0021]現(xiàn)在將參考示出本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例的附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的這些和其它方面。
[0022]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的噴嘴的透視圖。
[0023]圖2是沿著圖1的線I1-1I截取的橫截面。
[0024]圖3是圖1的噴嘴的橫截面的透視圖。
[0025]圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的噴嘴的透視圖。
[0026]詳細(xì)描述
[0027]當(dāng)諸如水的流體在各層之間的混合保持為最小的平行層中流動(dòng)時(shí)，出現(xiàn)低的擾流流動(dòng)。在熱能儲(chǔ)存器中，實(shí)質(zhì)上停滯的流體體積被用于儲(chǔ)存熱能。流體體積包含流體層；每層包含具有實(shí)質(zhì)上相等的溫度的層。當(dāng)向儲(chǔ)存器提供流體例如以便對(duì)儲(chǔ)存器增加新的能量時(shí)，將這些層的混