用于分配流體的噴嘴的制作方法
【專利說明】用于分配流體的噴嘴發明領域
[0001]本發明涉及噴嘴領域，并且更具體地涉及用于分配流體的噴嘴。
[0002]發明背景
[0003]已知流體根據流體的重力和密度將形成水平層。影響流體的密度的一個特性的例子是溫度。例如，在所有液態水中，具有4°C的溫度的水具有最高的密度。當水聚集了不同的特性(諸如溫度、形成層)時發生水的分層。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領域是能量儲存器領域，在該領域中，例如，諸如水的流體可以用于儲存熱能。在很長的時間段中以很大程度保存水的熱能，其中傳導性是熱傳遞的主要原因。在這樣的應用中，可以通過從儲存器的一個水平中取出冷水，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溫度的水平處返回到儲存器來對儲存器充能。對于放能，熱水被從儲存器中取出，在熱交換器中進行冷卻并且在具有相應溫度的水平處被返回到儲存器。在這種類型的應用中，當向儲存器供應水時保持具有不同溫度的水未被混合，即，保持分層原封不動是重要的。因而，當向儲存器供應水時使在能量儲存器中產生盡可能小的擾流是重要的。
【發明內容】
[0005]根據本發明的一方面的目的是提供一種噴嘴，其減少在例如熱能儲存器內的擾流混合的發生，因而降低了總的熱有效能損耗。在此背景下，最關鍵的情況是將流體分配到停滯的流體體積中。
[0006]根據本發明的第一方面，通過用于分配具有一定速度的流體的噴嘴來實現這些目的，該噴嘴界定了多個流動通道，多個流動通道中的每個流動通道具有被設置為接收來自管道的流體的入口和一個出口，多個流動通道中的至少一個流動通道是中心流動通道，且多個流動通道中的至少第一流動通道和第二流動通道是外側流動通道，外側流動通道的出口被設置在中心流動通道的出口的兩側上，第一外側流動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流動通道的入口，第二外側流動通道具有小于出口區域的入口區域，入口的中心軸實質上垂直于出口的中心面。
[0007]通過具有小于同一通道的出口區域的通道的入口區域，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。根據本發明的流動通道被設置成使得具有最高速度的流體部分從中心流動通道的出口流出，且具有最低速度的流體部分從第一外側流動通道和第二外側流動通道的出口流出。第一外側流動通道的出口沿著入口的中心軸被設置在中心流動通道的出口之上。第二外側流動通道的出口沿著入口的中心軸被設置在中心流動通道的出口之下。因此，經由出口從噴嘴流出的流體流可以具有中心部分與外側部分，中心部分具有高的流動速度且外側部分具有低的流動速度，外側部分圍繞中心部分使得流可產生低的擾流流動。這是有利的，因為如果流體被分配到停滯的流體體積中，則在從中心流動通道的出口流動的流體與從第一外側流動通道和第二外側流動通道的出口流動的流體的界面中允許的擾流不會擾亂停滯的流體體積。
[0008]在本發明的另一個實施例中，噴嘴還可以包括:沿著入口的中心軸延伸的外側圓柱形壁，內側圓柱形分隔壁以及外側圓柱形分隔壁，所述壁沿著入口的中心軸延伸，內側圓柱形分隔壁被外側圓柱形分隔壁包圍，外側圓柱形分隔壁被外側圓柱形壁包圍，中心通道形成在外側分隔壁與內側分隔壁之間，第一外側流動通道形成在外側壁與外側分隔壁之間，且第二外側流動通道形成在內側分隔壁的內部。
[0009]當在環形管道上安裝噴嘴時，環形壁尤其有用。相較于使用具有相等的橫截面面積的非環形管道，通過使用環形壁，流體可以以更高的速度流經噴嘴。本實施例的另一個優點是，可以使用具有更小直徑的環形壁，產生更具成本效益的噴嘴。
[0010]根據本發明的另一實施例，噴嘴還可以包括:內側分隔壁，其相較于外側分隔壁沿著入口的中心軸延伸得更遠；外側分隔壁，其相較于外側壁沿著入口的中心軸延伸得更遠。
[0011]根據又一個實施例，噴嘴還可以包括:第一外側流動通道的出口，其由外側壁的端部與從外側分隔壁的端部在實質上垂直于外側分隔壁的方向上延伸的第一凸緣界定；中心流動通道的出口，其由第一凸緣與從內側分隔壁的端部在實質上垂直于內側分隔壁的方向上延伸的第二凸緣界定；第二外側流動通道的出口，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，底板實質上垂直于入口的中心軸延伸。
[0012]根據本發明的實施例，入口的尺寸與出口的尺寸之間的關系使得流出第一外側流動通道和第二外側流動通道的每個出口的流體速度實質上低于流出中心流動通道的出口的流體速度。在一個實施例中，流出第一外側流動通道和第二外側流動通道的每個出口的流體速度是流出中心流動通道的出口的流體速度的一半。因此，可實現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。
[0013]根據本發明的又一個實施例，第一外側流動通道具有小于出口區域的入口區域。中心流動通道也可以具有小于出口區域的入口區域。如前所述，具有小于入口區域的出口區域的影響是，從出口流出的流體速度低于入口所接收的流體速度。通過對噴嘴的各自的入口和出口設定尺寸，可實現流出各自的出口的流體的期望速度。
[0014]根據本發明的另一個實施例，第一外側流動通道的出口區域小于第二外側流動通道的出口區域。這在流經第一外側流動通道的流體速度小于流經第二外側流動通道的流體速度但期望流出各自的流動通道的流體速度相等時可以是有利的，
[0015]噴嘴還可以包括沿著入口的中心軸延伸的至少一個子分隔壁，所述子分隔壁被配置為將多個流動通道中的每個流動通道劃分成至少兩個實質上相等尺寸的子流動通道。噴嘴還可以包括被設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現對從噴嘴流出的流體的更均等的徑向分布，使得不出現水平噴射力。根據本發明的實施例，噴嘴被連接到伸縮管。這在噴嘴被用于在(例如能量儲存器中的)多個水平處分配流體時可以是有利的。
[0016]根據本發明的第二方面，本發明提供對根據本發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實質上停滯的流體體積中。
[0017]根據本發明的實施例，流體具有第一溫度，并且其中流體被分配到實質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點。
[0019]通常，除非本文另有明確規定，否則權利要求中使用的所有術語將根據其在本技術領域中的普通含義進行解釋。除非另有明確陳述，否則對“一種(a)/—種(an)/所述(the)(元件、設備、組件、構件等)”的所有提及將被開放地解釋為指所述元件、設備、組件、構件等中的至少一個示例。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行。
[0020]附圖的簡要說明
[0021]現在將參考示出本發明的當前優選的實施例的附圖更詳細地描述本發明的這些和其它方面。
[0022]圖1是根據本發明的實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是根據本發明的實施例的噴嘴的透視圖。
[0026]詳細描述
[0027]當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時，出現低的擾流流動。在熱能儲存器中，實質上停滯的流體體積被用于儲存熱能。流體體積包含流體層；每層包含具有實質上相等的溫度的層。當向儲存器提供流體例如以便對儲存器增加新的能量時，將這些層的混