AT527402B1 - pipe section for guiding a fluid flow - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rohrabschnitt (10) zur Führung eines Fluidstroms (F), aufweisend einen Einlassabschnitt (20) zum Einlass des Fluidstroms (F) und einen Auslassabschnitt (30) zum Auslass des Fluidstroms (F), wobei der Rohrabschnitt (10) einen Rohr-Krümmungsradius (KR) zwischen Einlassabschnitt (20) und Auslassabschnitt (30) aufweist, wobei stromabwärts des Einlassabschnitts (20) ein Aufteilabschnitt (40) angeordnet ist für ein Aufteilen des Fluidstroms (F) in wenigstens zwei Teil-Fluidströme (TF), wobei der Aufteilabschnitt (40) in wenigstens zwei Teilrohre (50) mündet und je einen Teil-Fluidstrom (TF) in je ein Teilrohr (50) aufteilt und stromabwärts die Teilrohre (50) in einen gemeinsamen Zusammenführabschnitt (60) führen, welcher die Teil-Fluidströme (TF) wieder zu einem gemeinsamen Fluidstrom (F) zusammenführt, wobei weiter die wenigstens zwei Teilrohre (50) zwischen Aufteilabschnitt (40) und Zusammenführabschnitt (60) jeweils einen Teil-Krümmungsradius (TKR) aufweisen, welcher größer als der Rohr-Krümmungsradius (KR) ist, wobei wenigstens ein Teilrohr (50) von einer Außenwandung (12) des Rohrabschnitts (10) zu einer Innenwandung (14) und/oder wenigstens ein Teilrohr (50) von einer Innenwandung (14) des Rohrabschnitts (50) zu einer Außenwandung (12) geführt ist und wenigstens ein Teilrohr (50) von einer oberen Dachwandung (16) des Rohrabschnitts (10) zu einer unteren Bodenwandung (18) und/oder wenigstens ein Teilrohr (50) von einer unteren Bodenwandung (18) des Rohrabschnitts (50) zu einer oberen Dachwandung (16) geführt ist, wobei die Teilrohre (50) von der Außenwandung (12) zur Innenwandung (14), von der Dachwandung (16) zur Bodenwandung (18) und miteinander schleifenförmig verschlungen kombiniert sind.The present invention relates to a pipe section (10) for guiding a fluid flow (F), having an inlet section (20) for the inlet of the fluid flow (F) and an outlet section (30) for the outlet of the fluid flow (F), wherein the pipe section (10) has a pipe curvature radius (KR) between the inlet section (20) and the outlet section (30), wherein a dividing section (40) is arranged downstream of the inlet section (20) for dividing the fluid flow (F) into at least two partial fluid flows (TF), wherein the dividing section (40) opens into at least two partial pipes (50) and divides a partial fluid flow (TF) into a partial pipe (50) each, and downstream the partial pipes (50) lead into a common merging section (60), which recombines the partial fluid flows (TF) into a common fluid flow (F), wherein furthermore the at least two Partial pipes (50) between the dividing section (40) and the merging section (60) each have a partial radius of curvature (TKR) which is larger than the pipe radius of curvature (KR), wherein at least one partial pipe (50) is guided from an outer wall (12) of the pipe section (10) to an inner wall (14) and/or at least one partial pipe (50) is guided from an inner wall (14) of the pipe section (50) to an outer wall (12) and at least one partial pipe (50) is guided from an upper roof wall (16) of the pipe section (10) to a lower bottom wall (18) and/or at least one partial pipe (50) is guided from a lower bottom wall (18) of the pipe section (50) to an upper roof wall (16), wherein the partial pipes (50) are guided from the outer wall (12) to the inner wall (14), from the roof wall (16) to the bottom wall (18) and are combined with each other in a loop-like manner.
Description
ROHRABSCHNITT ZUR FÜHRUNG EINES FLUIDSTROMS PIPE SECTION FOR GUIDING A FLUID FLOW
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rohrabschnitt zur Führung eines Fluidstroms sowie eine Rohrleitung mit einem solchen Rohrabschnitt. [0001] The present invention relates to a pipe section for guiding a fluid flow and to a pipeline with such a pipe section.
[0002] Es ist bekannt, dass Rohrleitungen verwendet werden, um Fluidströme zu führen. Dabei erstrecken sich solche Rohrleitungen unter anderem auch entlang von gekrümmten Führungsstrecken und zumindest teilweise um enge Biegungen herum. Um bei gekrümmten Führungsverläufen den Fluidstrom mit der Rohrleitung führen zu können, ist diese üblicherweise mit gekrümmten Rohrabschnitten ausgebildet, welche den Fluidstrom um die jeweilige Kurve führen können. Dabei können solche Rohrabschnitte als Krümmer ausgebildete einzelne Bauteile sein oder in eine Rohrleitung integriert sein. [0002] It is known that pipelines are used to guide fluid flows. Such pipelines extend, among other things, along curved guide paths and at least partially around tight bends. In order to be able to guide the fluid flow with the pipeline in curved guide paths, the pipeline is usually designed with curved pipe sections which can guide the fluid flow around the respective curve. Such pipe sections can be individual components designed as bends or can be integrated into a pipeline.
[0003] Nachteilhaft bei den bekannten Lösungen ist es, dass sich innerhalb der um die Biegung geführten Rohrabschnitte komplexe Strömungsverhältnisse ausbilden können. Zum Beispiel beim Einsatz von Rohrleitungen in Brennstoffzellensystemen kann dies dazu führen, dass bei engen Platzverhältnissen stark gekrümmte Rohrabschnitte den Fluidstrom um die jeweilige Kurve führen müssen. In solchen stark gekrümmten Rohrabschnitten kann es vorkommen, dass das geführte Fluid, zum Beispiel der Gasstrom zu einem Brennstoffzellenstapel hin oder von einem Brennstoffzellenstapel weg, Turbulenzen ausbildet. Dies beruht auf der Tatsache, dass auch bei laminaren Strömungsverhältnissen in einem gradlinigen Abschnitt einer Rohrleitung diese Strömungsverhältnisse sich durch das Verändern des Rohrabschnittes und die Erstreckung um eine Krümmung herum mit verändern. Dies kann dazu führen, dass bei engen gekrümmten Rohrabschnitten sich ein Teil der innenliegenden und geführten Strömung des Fluidstroms von der Seitenwandung ablöst, eine Turbulenz erzeugt und zum Beispiel mit Wirbeln einen zusätzlichen Strömungswiderstand ausbildet. Dementsprechend werden bei bekannten Lösungen Brennstoffzellensysteme mit Rohrleitungen ausgelegt, welche entweder einen ausreichend großen und damit überdimensionierten Querschnitt haben oder aber durch geschickte Wahl der Geometrie enge Kurven für die Rohrabschnitte vermeiden. Dies sind massive Einschränkungen in der Konstruktionsfreiheit und können zu erhöhtem Aufwand, einem größeren Platzbedarf und/oder zu erhöhten Kosten führen. [0003] A disadvantage of the known solutions is that complex flow conditions can develop within the pipe sections guided around the bend. For example, when using pipes in fuel cell systems, this can lead to the fact that, in tight spaces, strongly curved pipe sections have to guide the fluid flow around the respective bend. In such strongly curved pipe sections, it can happen that the guided fluid, for example the gas flow towards or away from a fuel cell stack, develops turbulence. This is based on the fact that even with laminar flow conditions in a straight section of a pipe, these flow conditions also change as the pipe section changes and the extension around a bend. This can lead to part of the internal and guided flow of the fluid flow detaching from the side wall in narrow curved pipe sections, generating turbulence and, for example, forming additional flow resistance with vortices. Accordingly, known solutions design fuel cell systems with pipes that either have a sufficiently large and therefore oversized cross-section or that avoid tight curves for the pipe sections through a clever choice of geometry. These are massive restrictions on design freedom and can lead to increased effort, a larger space requirement and/or increased costs.
[0004] Rohrabschnitte zur Führung eines Fluidstromes sind beispielsweise aus der DE 102006001417 A1, der SU 901680 A1, der US 5307830 A, der CN 102155478 A, der CN 106287087 A und der US 2723680 A bekannt. [0004] Pipe sections for guiding a fluid flow are known, for example, from DE 102006001417 A1, SU 901680 A1, US 5307830 A, CN 102155478 A, CN 106287087 A and US 2723680 A.
[0005] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in strömungseffizienter und einfacher Weise die Strömungsverhältnisse in Rohrleitungen auch bei engen Biegeradien zu verbessern. [0005] It is the object of the present invention to at least partially remedy the disadvantages described above. In particular, it is the object of the present invention to improve the flow conditions in pipelines in a flow-efficient and simple manner, even with tight bending radii.
[0006] Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch einen Rohrabschnitt mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Rohrleitung mit den Merkmalen des Anspruchs 14. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Rohrabschnitt beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Rohrleitung und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann. [0006] The above object is achieved by a pipe section with the features of claim 1 and a pipeline with the features of claim 14. Further features and details of the invention emerge from the subclaims, the description and the drawings. Features and details that are described in connection with the pipe section according to the invention naturally also apply in connection with the pipeline according to the invention and vice versa, so that with regard to the disclosure of the individual aspects of the invention, reference is always made to each other or can be made.
[0007] Erfindungsgemäß wird ein Rohrabschnitt zur Führung eines Fluidstroms vorgeschlagen. Ein solcher Rohrabschnitt weist einen Einlassabschnitt zum Einlass des Fluidstroms und eine Auslassabschnitt zum Auslass des Fluidstroms auf. Weiter ist der Rohrabschnitt mit einem RohrKrümmungsradius ausgestattet zwischen Einlassabschnitt und Auslassabschnitt. Ein erfindungsgemäßer Rohrabschnitt zeichnet sich dadurch aus, dass stromabwärts des Einlassabschnitts ein Aufteilabschnitt angeordnet ist für ein Aufteilen eines Fluidstroms in wenigstens zwei Teil-Fluid-[0007] According to the invention, a pipe section for guiding a fluid flow is proposed. Such a pipe section has an inlet section for the inlet of the fluid flow and an outlet section for the outlet of the fluid flow. Furthermore, the pipe section is equipped with a pipe curvature radius between the inlet section and the outlet section. A pipe section according to the invention is characterized in that a dividing section is arranged downstream of the inlet section for dividing a fluid flow into at least two partial fluid
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ströme. Der Aufteilabschnitt mündet in wenigstens zwei Teilrohre und führt damit je einen TeilFluidstrom in je ein Teilrohr. Stromabwärts dieser Teilrohre führen dieselben in einen gemeinsamen Zusammenführabschnitt, welcher die Teil-Fluidströme wieder zu einem gemeinsamen Fluidstrom zusammenführt. Die wenigstens zwei Teilrohre weisen zwischen Aufteilabschnitt und Zusammenführabschnitt jeweils einen Teil-Krümmungsradius auf, welcher größer als der RohrKrümmungsradius ist. Die wenigstens zwei Teilrohre weisen zwischen Aufteilabschnitt und Zusammenführabschnitt jeweils einen Teil-Krümmungsradius auf, welcher insbesondere zumindest im Mittel um deren Erstreckung größer als der Rohr-Krümmungsradius ist. streams. The dividing section opens into at least two partial pipes and thus leads a partial fluid stream into a respective partial pipe. Downstream of these partial pipes, the same lead into a common merging section, which re-merges the partial fluid streams into a common fluid stream. The at least two partial pipes each have a partial radius of curvature between the dividing section and the merging section, which is larger than the pipe radius of curvature. The at least two partial pipes each have a partial radius of curvature between the dividing section and the merging section, which is larger than the pipe radius of curvature, in particular at least on average over their extent.
[0008] Der erfindungsgemäße Kerngedanke beruht nun darauf, dass in einem Rohrabschnitt, welcher um eine Biegung geführt ist, eine Aufteilung des geführten Fluidstroms stattfindet. Ein Rohrabschnitt kann ein Teil eines bestehenden Rohres sein oder auch ein separates Bauteil mit Anschlussabschnitten, zum Beispiel Rohrflanschen, für die Integration in eine längere Rohrleitung. Ein solcher Rohrabschnitt für die Führung des Fluidstroms um eine Kurve erstreckt sich üblicherweise entlang einer Mittelachse, welche die Mittellinie des Rohres in diesem Rohrabschnitt ausbildet und definiert. Der Krümmungsradius als Rohr-Krümmungsradius ist definiert als der Krümmungsradius zu dieser Mittellinie. Mit anderen Worten wird die Innenwandung, also der innenliegende Wandabschnitt des Rohrabschnitts, einen entsprechend deutlich kleineren Krümmungsradius aufweisen als der Krümmungsradius des äußeren Wandabschnitts dieses Rohrabschnitts. Für alle geführten Fluidströme innerhalb des Rohrabschnitts sind jedoch die Krümmungsradien entscheidend, welchen die jeweiligen Strömungslinie folgt. Wesentlich ist dabei insbesondere der kleinste Krümmungsradius, also die engste Biegung, welcher die Stromlinien des geführten Fluidstroms folgen müssen. Die Krümmungsradien aller Stromlinien sind insbesondere deutlich größer als der begrenzende innenliegende Wandabschnitt, wodurch die Verbesserung der Strömungseffizienz erzielt werden kann. [0008] The core idea of the invention is based on the fact that in a pipe section which is guided around a bend, a division of the guided fluid flow takes place. A pipe section can be part of an existing pipe or a separate component with connecting sections, for example pipe flanges, for integration into a longer pipeline. Such a pipe section for guiding the fluid flow around a curve usually extends along a central axis which forms and defines the center line of the pipe in this pipe section. The radius of curvature as the pipe curvature radius is defined as the radius of curvature of this center line. In other words, the inner wall, i.e. the inner wall section of the pipe section, will have a correspondingly significantly smaller radius of curvature than the radius of curvature of the outer wall section of this pipe section. For all guided fluid flows within the pipe section, however, the radii of curvature that the respective flow line follows are crucial. What is particularly important is the smallest radius of curvature, i.e. the tightest bend that the streamlines of the guided fluid flow must follow. The radii of curvature of all streamlines are significantly larger than the limiting inner wall section, which can improve flow efficiency.
[0009] Erfindungsgemäß erfolgt nun ein Aufteilen des geführten Fluidstroms auf mindestens zwei Teil-Fluidströme. Dieses Aufteilen erfolgt im Aufteilabschnitt und ist insbesondere als passives Aufteilen in Form eines passiven Aufteilabschnitts ausgebildet, also durch die Strömungsgeschwindigkeit des Fluidstroms selbst gewährleistet. Der Fluidstrom strömt durch den Aufteilabschnitt und wird dort in die unterschiedlichen Teil-Fluidströme aufgeteilt. Nach diesem Aufteilen beziehungsweise direkt im Anschluss an dieses Aufteilen gelangen diese Teil-Fluidströme in wenigstens zwei Teilrohre, sodass jeder dieser Teil-Fluidströme nun selbst durch ein separates Teilrohr geführt ist. Die Teilrohre sind dementsprechend kleiner und weisen jeweils einen kleineren Strömungsquerschnitt auf als der Rohrabschnitt im Bereich des Einlassabschnittes und des Aufteilabschnitts. [0009] According to the invention, the guided fluid flow is now divided into at least two partial fluid flows. This division takes place in the division section and is designed in particular as a passive division in the form of a passive division section, i.e. is ensured by the flow speed of the fluid flow itself. The fluid flow flows through the division section and is divided there into the different partial fluid flows. After this division or directly after this division, these partial fluid flows pass into at least two partial pipes, so that each of these partial fluid flows is now itself guided through a separate partial pipe. The partial pipes are accordingly smaller and each have a smaller flow cross-section than the pipe section in the area of the inlet section and the division section.
[0010] Erfindungsgemäß wird also ein Großteil, insbesondere der gesamte Fluidstrom, in die Teil-Fluidströme aufgeteilt, welche anschließend auf vollumfänglich mit Führungswandungen versehene Teilrohre geführt werden. Diese Teilrohre erstrecken sich nun von dem Aufteilabschnitt bis zu dem Zusammenführabschnitt. Im Zusammenführabschnitt werden die getrennt geführten Teil-Fluidströme wieder zusammengeführt und insbesondere als gemeinsamer Fluidstrom wieder dem Auslassabschnitt des Rohrabschnitts zugeführt. [0010] According to the invention, a large part, in particular the entire fluid flow, is divided into the partial fluid flows, which are then guided to partial pipes that are fully provided with guide walls. These partial pipes now extend from the division section to the merging section. In the merging section, the separately guided partial fluid flows are brought together again and in particular fed back to the outlet section of the pipe section as a common fluid flow.
[0011] Der erfindungsgemäße entscheidende Vorteil liegt darin, dass nun für alle einzelnen Teilrohre ein anderer, nämlich ein größerer, Teil-Krümmungsradius vorgesehen werden kann als es für den Rohr-Krümmungsradius der Fall ist. Durch das Aufteilen wird es so also möglich, dass durch eine solche geschickte geometrische Anordnung der einzelnen Teilrohre die Teil-Fluidströme innerhalb jedes Teilrohres trotz der Führung um die gleiche Biegung, einem größeren TeilKrümmungsradius folgen, als dies bei einem klassischen Rohrabschnitt mit dem Rohr-Krümmungsradius der Fall wäre. Diese Möglichkeit der Vergrößerung aller Teil-Krümmungsradien der Teilrohre liegt darin begründet, dass durch geschickte Auswahl und Anordnung der einzelnen Teilrohre diese Vergrößerung stattfinden kann. So sind erfindungsgemäß die Teilrohre von der Außenwand zur Innenwand, von der Dachwandung zur Bodenwandung und miteinander schleifenförmig verschlungen kombiniert, um entsprechend für die einzelnen Teil-Fluidströme eine Vergrößerung vom Rohr-Krümmungsradius des Fluidstroms auf den Teil-Krümmungsradius für den jeweiligen Teil-Fluidstrom zu gewährleisten. Damit zeichnet sich diese erfindungsgemäße Lösung [0011] The decisive advantage according to the invention is that a different, namely a larger, partial curvature radius can now be provided for all individual partial pipes than is the case for the pipe curvature radius. By dividing it up, it is therefore possible that through such a clever geometric arrangement of the individual partial pipes, the partial fluid flows within each partial pipe follow a larger partial curvature radius than would be the case with a classic pipe section with the pipe curvature radius, despite being guided around the same bend. This possibility of increasing all partial curvature radii of the partial pipes is based on the fact that this increase can take place through clever selection and arrangement of the individual partial pipes. According to the invention, the partial pipes are combined from the outer wall to the inner wall, from the roof wall to the bottom wall and intertwined with each other in a loop-like manner in order to ensure an increase in the pipe curvature radius of the fluid flow to the partial curvature radius for the respective partial fluid flow. This solution according to the invention is thus characterized by
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auch gegenüber einer alternativen Lösung aus, bei welcher eine zentrale Leitrippe im Rohr-Krümmungsradius eines Rohrbogen zwar mit einer einfachen Herstellbarkeit eine Vergleichmäßigung der Strömung bewirkt werden kann, wobei allerdings die stärkste Krümmung am Innenradius zu höheren Druckverlusten führen kann. also compared to an alternative solution in which a central guide rib in the pipe curvature radius of a pipe bend can be easily manufactured to even out the flow, although the strongest curvature at the inner radius can lead to higher pressure losses.
[0012] Dadurch, dass nun eine Vergrößerung der Teil-Krümmungsradien relativ zum Rohr-Krümmungsradius stattfinden konnte, ändern sich auch die Strömungsverhältnisse und insbesondere die Einflüsse dieser Krümmung auf die Teilfluidströme. Durch die Vergrößerung der Teil-Krümmungsradien ist diese Veränderung positiv hinsichtlich der Stabilität der Strömung, da ein vergröBerter Teil-Krümmungsradius eine Reduktion der Einflussnahme auf die Strömungsstabilität der Teil-Fluidströme ergibt. Mit anderen Worten Worten reduziert sich der negative Einfluss der Krümmung auf die Strömung durch den Rohrabschnitt durch die erfindungsgemäße Ausgestaltungsform. [0012] Because the partial curvature radii could now be increased relative to the pipe curvature radius, the flow conditions and in particular the influence of this curvature on the partial fluid flows also change. By increasing the partial curvature radii, this change is positive with regard to the stability of the flow, since an increased partial curvature radius results in a reduction in the influence on the flow stability of the partial fluid flows. In other words, the negative influence of the curvature on the flow through the pipe section is reduced by the design according to the invention.
[0013] Wie aus der voranstehenden Erläuterung ersichtlich wird, ist es nun möglich, durch die Aufteilung auf die einzelnen Teilrohre die Fluidstabilität und die Strömungsstabilität in den TeilFluidströmen zu verbessern und trotzdem mit gleichen geometrischen Abmessungen und gleichem Rohr-Krümmungsradius den Fluidstrom um die gewünschte Kurve entlang der gewünschten Geometrie zu führen. Es ist also eine kostengünstige und einfache Lösung vorgesehen, um bei gleichbleibendem Bauraum und bei gleichbleibenden engen Biegeradien für den Rohrabschnitt eine verbesserte Strömungssituation im Inneren des Rohrabschnittes zu ermöglichen. Dies erfolgt insbesondere unter Vermeidung oder zumindest einer Reduktion zusätzlicher Druckverluste an einer solchen Biegung der Rohrleitung. Auch kann diese Strömung innerhalb des Rohrabschnitts auf diese Weise homogenisiert werden, sodass insbesondere eine laminare oder im Wesentlichen laminare Strömung auch im Bereich des Auslassabschnittes bestehen bleibt. [0013] As can be seen from the above explanation, it is now possible to improve the fluid stability and the flow stability in the partial fluid flows by dividing the pipes into individual sub-pipes and still guide the fluid flow around the desired curve along the desired geometry with the same geometric dimensions and the same pipe curvature radius. A cost-effective and simple solution is therefore provided to enable an improved flow situation inside the pipe section while maintaining the same installation space and the same tight bending radii for the pipe section. This is done in particular by avoiding or at least reducing additional pressure losses at such a bend in the pipe. This flow can also be homogenized within the pipe section in this way, so that in particular a laminar or essentially laminar flow also remains in the area of the outlet section.
[0014] Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann es vorteilhaft sein, wenn ein sich zwischen den Teilrohren einstellender Hohlraum, mit oder ohne eine Umhüllung, genutzt wird. Eine mögliche Nutzung ist die Führung einer weiteren Umgebungsströmung, sofern zum Beispiel ein Hüllrohr vorgesehen ist. Auch das Einbringen von Stabilisierungselementen ist denkbar. So können sich zum Beispiel Rippen zwischen den benachbarten Teilrohren erstrecken und damit eine gegenseitige Abstützung gewährleisten. Je nach tatsächlicher Anordnung kann die gewünschte Vergrößerung der Teil-Krümmungsradien eine vergrößerte Erstreckung in einer dritten Dimension, zum Beispiel in einer Höhenrichtung mit sich bringen. Damit entsteht eine konstruktive Freiheit, welche es erlaubt auch in engen Bereichen durch eine vergrößerte Erstreckung in einer Höhenrichtung eine kompaktere Umlenkung mit vergrößerten Teil-Krümmungsradien zur kombinieren. [0014] In the embodiment according to the invention, it can be advantageous if a cavity is created between the partial pipes, with or without a casing. One possible use is to guide a further ambient flow, if, for example, a casing pipe is provided. The introduction of stabilizing elements is also conceivable. For example, ribs can extend between the adjacent partial pipes and thus ensure mutual support. Depending on the actual arrangement, the desired increase in the partial curvature radii can result in an increased extension in a third dimension, for example in a vertical direction. This creates a design freedom which allows a more compact deflection to be combined with increased partial curvature radii even in narrow areas by increasing the extension in a vertical direction.
[0015] Vorteile kann es mit sich bringen, wenn bei einem erfindungsgemäßen Rohrabschnitt die wenigstens zwei Teilrohre sich umeinander rotierend und/oder um eine Mittelachse des Rohrabschnitts rotierend erstrecken. Unter einer solchen Rotationserstreckung ist keine Bewegung zu verstehen, sondern vielmehr eine ineinander verschlungene geometrische Erstreckung dieser Teilrohre. Wie später noch mit Bezug auf die Figuren näher erläutert wird, können die Teilrohre sich bündelartig nebeneinander erstrecken und dieses Bündel sozusagen in sich verdrillt ausgebildet sein. Dieses Verdrillen oder Rotieren in der Erstreckung der Teilrohre führt dazu, dass die Vergrößerung des Rohr-Krümmungsradius auf die Teil-Krümmungsradien in dreidimensionalem Raum das komplette Volumen des Rohrabschnittes zwischen Einlassabschnitt und Auslassabschnitt ausnützen kann und in einer Ebene sogar darüber hinaus. Dies bringt insbesondere dann große Vorteile mit sich, wenn nicht nur zwei Teilrohre, sondern drei, vier, fünf oder sogar noch mehr Teilrohre eingesetzt werden sollen. Dies erlaubt es darüber hinaus noch eine Drallbeeinflussung der einzelnen Teil-Fluidströme zu erzeugen, sodass nicht nur eine Verbesserung der Strömungsverhältnisse, sondern auch, sofern dies gewünscht ist, durch das Einbringen eines lokalen Fluiddralls eine Mischfunktionalität in den Rohrabschnitt integriert werden kann. Solche Teilrohre können in der sich rotiert erstreckten Weise auch als schraubenartige Anordnung der Teilrohre verstanden und bezeichnet werden. [0015] It can be advantageous if, in a pipe section according to the invention, the at least two partial pipes extend in rotation around one another and/or in rotation around a central axis of the pipe section. Such a rotational extension is not to be understood as a movement, but rather as an intertwined geometric extension of these partial pipes. As will be explained in more detail later with reference to the figures, the partial pipes can extend next to one another in a bundle-like manner and this bundle can be designed to be twisted in itself, so to speak. This twisting or rotation in the extension of the partial pipes means that the enlargement of the pipe curvature radius to the partial curvature radii in three-dimensional space can utilize the entire volume of the pipe section between the inlet section and outlet section and even beyond that in one plane. This brings great advantages in particular when not just two partial pipes, but three, four, five or even more partial pipes are to be used. This also allows the individual partial fluid flows to be influenced by swirl, so that not only can the flow conditions be improved, but also, if desired, a mixing function can be integrated into the pipe section by introducing a local fluid swirl. Such partial pipes can also be understood and described as a screw-like arrangement of the partial pipes in the way they extend in a rotating manner.
[0016] Weiter ist es vorgesehen, dass bei einem erfindungsgemäßen Rohrabschnitt wenigstens [0016] It is further provided that in a pipe section according to the invention at least
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ein Teilrohr von einer Außenwandung des Rohrabschnitts zu einer Innenwandung und/oder wenigstens ein Teilrohr von einer Innenwandung des Rohrabschnitts zu einer Außenwandung geführt ist. Dabei handelt es sich um eine besonders einfache Möglichkeit die erfindungsgemäße Vergrößerung der Teil-Krümmungsradien ausgehend vom Rohr-Krümmungsradius zu erzielen. a partial pipe is guided from an outer wall of the pipe section to an inner wall and/or at least one partial pipe is guided from an inner wall of the pipe section to an outer wall. This is a particularly simple possibility of achieving the inventive enlargement of the partial curvature radii starting from the pipe curvature radius.
[0017] Zusätzlich zu der Lösung gemäß dem voranstehenden Absatz ist es vorgesehen, dass bei einem erfindungsgemäßen Rohrabschnitt wenigstens ein Teilrohr von einer oberen Dachwandung des Rohrabschnitts zu einer unteren Bodenwandung und/oder wenigstens ein Teilrohr von einer unteren Bodenwandung des Rohrabschnitts zu einer oberen Dachwandung geführt ist. Auch dabei handelt es sich um eine besonders einfache und kostengünstige geometrische Umsetzung zur Vergrößerung der Teil-Krümmungsradien. Auch eine Kombination der Ausbildung dieses und des vorhergehenden Absatzes ist für die beschriebenen Teilrohre selbstverständlich denkbar. Auch ist es möglich, dass die Teilrohre sich nicht von Außenwandung zur Innenwandung oder Innenwandung zur Außenwandung, sondern nur jeweils teilweise zum Beispiel von Außenwandung zur Dachwandung, von Dachwandung zur Innenwandung, von Innenwandung zur Bodenwandung oder umgekehrt entsprechend in ihrer Führung erstrecken können. [0017] In addition to the solution according to the previous paragraph, it is provided that in a pipe section according to the invention at least one partial pipe is guided from an upper roof wall of the pipe section to a lower floor wall and/or at least one partial pipe is guided from a lower floor wall of the pipe section to an upper roof wall. This is also a particularly simple and cost-effective geometric implementation for increasing the partial curvature radii. A combination of the design of this and the previous paragraph is of course also conceivable for the partial pipes described. It is also possible for the partial pipes not to extend from the outer wall to the inner wall or inner wall to the outer wall, but only partially, for example from the outer wall to the roof wall, from the roof wall to the inner wall, from the inner wall to the floor wall or vice versa.
[0018] Vorteile bringt es ebenfalls mit sich, wenn bei einem erfindungsgemäßen Rohrabschnitt wenigstens drei Teilrohre zwischen dem Aufteilabschnitt und dem Zusammenabführabschnitt angeordnet sind. Vorzugsweise sind sogar mehr als drei Teilrohre, zum Beispiel vier Teilrohre, fünf Teilrohre oder noch mehr Teilrohre vorgesehen. Je nach Größe des Durchmessers des Rohrabschnittes sind entsprechend mehr oder weniger Teilrohre vorsehbar, sodass die erfindungsgemäße Konzeption auch auf unterschiedliche Größen von Rohrabschnitten angepasst werden kann. Je mehr Teilrohre vorgesehen sind, umso feiner ist die Aufteilung und umso stärker ist die positive Beeinflussung der Strömungsverhältnisse. Zudem können mit zunehmender Anzahl der Teilrohre auch die Zwischenräume zwischen den Teilrohren zur Strömungsführung verwendet werden, wodurch der erforderliche Bauraum der Umhüllenden reduziert werden kann, bzw. die Druckverluste minimiert. Je geringer die Anzahl der Teilrohre gewählt wird, umso geringer fällt die Komplexität und damit der Kostenaufwand des erfindungsgemäßen Rohrabschnitts auf. Allerdings würden für die Nutzung der Zwischenräume zwischen den Teilrohren weitere Führungselemente sinnvoll sein, vorteilhaft durch teilweise Verbindung der Rohre mit Einzelrippen. [0018] It also brings advantages if, in a pipe section according to the invention, at least three partial pipes are arranged between the dividing section and the combined discharge section. Preferably, even more than three partial pipes are provided, for example four partial pipes, five partial pipes or even more partial pipes. Depending on the size of the diameter of the pipe section, more or fewer partial pipes can be provided, so that the concept according to the invention can also be adapted to different sizes of pipe sections. The more partial pipes are provided, the finer the division and the stronger the positive influence on the flow conditions. In addition, as the number of partial pipes increases, the spaces between the partial pipes can also be used to guide the flow, which can reduce the required installation space of the envelope and minimize pressure losses. The smaller the number of partial pipes is selected, the less noticeable the complexity and thus the cost of the pipe section according to the invention. However, additional guide elements would be useful for utilizing the spaces between the partial pipes, advantageously by partially connecting the pipes with individual ribs.
[0019] Von Vorteil ist es weiter, wenn bei einem erfindungsgemäßen Rohrabschnitt die wenigstens zwei Teilrohre identische oder im Wesentlichen identische Strömungsquerschnitte aufweisen. Mit anderen Worten sind alle Teilrohre vorzugsweise für die gleichen Volumenströme vorgesehen, sodass eine Aufteilung in gleichmäßiger Weise auf die unterschiedlichen Teil-Fluidströme vorgenommen werden kann. Diese identischen oder im Wesentlichen identischen Strömungsquerschnitte dienen darüber hinaus einer Vergleichmäßigung der Strömungsverhältnisse durch die Teilrohre hindurch. Auch eine lokale Reduktion der Strömungsquerschnitte ist denkbar, um eine lokale Anpassung an geometrische Vorgaben zum Beispiel eines Hüllrohres zu erfüllen. [0019] It is also advantageous if, in a pipe section according to the invention, the at least two partial pipes have identical or essentially identical flow cross-sections. In other words, all partial pipes are preferably provided for the same volume flows, so that a division can be made evenly between the different partial fluid flows. These identical or essentially identical flow cross-sections also serve to even out the flow conditions through the partial pipes. A local reduction in the flow cross-sections is also conceivable in order to meet local adaptation to geometric requirements, for example of a cladding pipe.
[0020] Auch ist es möglich, dass bei einem erfindungsgemäßen Rohrabschnitt die wenigstens zwei Teilrohre identische oder im Wesentlichen identische Rohrlängen aufweisen. Dies bezieht sich insbesondere auf ein gemeinsames Aufteilen sowie ein gemeinsames Zusammenführen an identischer oder im Wesentlichen identischer Position im Rohrabschnitt. Durch die gleichen oder im Wesentlichen gleichen Rohrlängen der Teilrohre vergleichmäßigt sich ebenfalls die Strömungssituation in den einzelnen Teilrohren, sodass eine weitere Stabilisation der einzelnen TeilFluidströme zu erwarten ist. Mit anderen Worten werden vergleichmäßigte Strömungsverhältnisse für alle Teilrohre in vorteilhafter Weise erzielbar. [0020] It is also possible that in a pipe section according to the invention the at least two partial pipes have identical or essentially identical pipe lengths. This relates in particular to a joint division and a joint merging at an identical or essentially identical position in the pipe section. The identical or essentially identical pipe lengths of the partial pipes also even out the flow situation in the individual partial pipes, so that further stabilization of the individual partial fluid flows can be expected. In other words, evened out flow conditions for all partial pipes can be achieved in an advantageous manner.
[0021] Von Vorteil ist es darüber hinaus, wenn bei einem erfindungsgemäßen Rohrabschnitt die wenigstens zwei Teilrohre identische oder im Wesentlichen identische Teil-Krümmungsradien aufweisen. Ähnlich zu den voranstehenden Absätzen führt auch dies zu einer homogenen Verteilung der Strömungsverhältnisse auf die Teilrohre. Die einzelnen Teil-Krümmungsradien sind zueinander identisch oder im Wesentlichen identisch ausgebildet, sodass auch hier die Strömungsverbesserung für alle Teil-Fluidströme in identischer oder im Wesentlichen identischer Funktionalität erzielt werden kann. [0021] It is also advantageous if, in a pipe section according to the invention, the at least two partial pipes have identical or essentially identical partial curvature radii. Similar to the preceding paragraphs, this also leads to a homogeneous distribution of the flow conditions across the partial pipes. The individual partial curvature radii are identical or essentially identical to one another, so that here too the flow improvement for all partial fluid flows can be achieved with identical or essentially identical functionality.
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[0022] Vorteilhaft ist es ebenfalls, wenn bei einem erfindungsgemäßen Rohrabschnitt die Teilrohre von einem Mantelrohr umgeben sind. Ein solches Mantelrohr kann auch als Hüllenrohr bezeichnet werden und schützt die einzelnen Teilrohre, insbesondere vor mechanischer Beeinflussung. Dabei kann dies insbesondere dahingehend von Vorteil sein, dass das Mantelrohr die Rohrwandung des Einlassabschnitts und/oder des Auslassabschnitts fortsetzt, sodass von der Außenseite des Rohrabschnittes diese Teilrohre nicht sichtbar sind. Neben einer Fortführung der Außenwandungen hat dies diverse Vorteile. Zum einen ist eine mechanische Befestigung des Rohrabschnittes zum Beispiel durch eine Rohrschelle am Mantelrohr in gleicher Weise möglich, wie an anderen Abschnitten einer derartig ausgestatteten Rohrleitung. Darüber hinaus schützt das Mantelrohr die innenliegenden Teilrohre in mechanischer Weise, sodass die Wandstärken für die Teilrohre deutlich reduziert werden können, da sie ausschließlich die Führungsfunktionalität für die Teil-Fluidströme gewährleisten müssen. [0022] It is also advantageous if the partial pipes in a pipe section according to the invention are surrounded by a jacket pipe. Such a jacket pipe can also be referred to as a casing pipe and protects the individual partial pipes, in particular from mechanical influences. This can be particularly advantageous in that the jacket pipe continues the pipe wall of the inlet section and/or the outlet section, so that these partial pipes are not visible from the outside of the pipe section. In addition to a continuation of the outer walls, this has various advantages. Firstly, a mechanical fastening of the pipe section, for example by means of a pipe clamp, to the jacket pipe is possible in the same way as on other sections of a pipeline equipped in this way. In addition, the jacket pipe protects the inner partial pipes mechanically, so that the wall thicknesses for the partial pipes can be significantly reduced, since they only have to ensure the guide functionality for the partial fluid flows.
[0023] Ebenfalls bringt es Vorteile mit sich, wenn bei einem erfindungsgemäßen Rohrabschnitt die Summe der Strömungsquerschnitte der wenigstens zwei Teilrohre dem Strömungsquerschnitt des Einlassabschnitts und/oder des Auslassabschnitts entspricht oder im Wesentlichen entspricht. Bevorzugt bleiben die gesamten Strömungsquerschnitte über den Verlauf des Rohrabschnitts identisch oder im Wesentlichen identisch, sodass keine Beschleunigung und kein Abbremsen der Fluidströme beziehungsweise der Teil-Fluidströme stattfinden. Dadurch wird vermieden, dass unerwünschte Druckverluste oder unerwünschte Reduktion der Strömungsgeschwindigkeit von Teil-Fluidströmen oder des gesamten Fluidstroms in Kauf genommen werden muss. [0023] It also has advantages if, in a pipe section according to the invention, the sum of the flow cross sections of the at least two partial pipes corresponds or substantially corresponds to the flow cross section of the inlet section and/or the outlet section. Preferably, the entire flow cross sections remain identical or substantially identical over the course of the pipe section, so that no acceleration or deceleration of the fluid flows or the partial fluid flows takes place. This avoids having to accept undesirable pressure losses or undesirable reductions in the flow speed of partial fluid flows or of the entire fluid flow.
[0024] Vorteilhaft ist es weiter, wenn bei einem erfindungsgemäßen Rohrabschnitt die wenigstens zwei Teilrohre für eine vollständige oder im Wesentlichen vollständige Aufnahme des Fluidstroms ausgebildet sind. Während es grundsätzlich möglich ist, dass ein Teil des Fluidstroms an den Teilrohren vorbeiströmt und diese zum Beispiel als umgebende Strömung umströmt, ist es bevorzugt, dass der Fluidstrom vollständig in die einzelnen Teil-Fluidströme aufgeteilt wird. Bei dieser Ausgestaltungsform des Rohrabschnitts wird also ein vollständiges Abdichten der Umgebung um die Teilrohre herum ermöglicht, sodass keine Restströmung des Fluidstroms mehr um die Teilrohre und damit außerhalb dieser Teilrohre vorhanden ist. Dies erlaubt es in gezielterer Weise die erfindungsgemäßen Strömungsvorteile weiter zu verbessern. Deshalb ist auch eine lokal veränderliche Querschnittsform im Bereich der Engstelle zweier benachbarter Teilrohre im Bereich der Vorbeiführung vorteilhaft, um z.B. innerhalb eines maximal verfügbaren Hüllvolumens zu bleiben. [0024] It is also advantageous if, in a pipe section according to the invention, the at least two partial pipes are designed to completely or essentially completely accommodate the fluid flow. While it is fundamentally possible for part of the fluid flow to flow past the partial pipes and, for example, flow around them as a surrounding flow, it is preferred that the fluid flow is completely divided into the individual partial fluid flows. This design of the pipe section therefore enables the area around the partial pipes to be completely sealed so that there is no longer any residual flow of the fluid flow around the partial pipes and thus outside these partial pipes. This allows the flow advantages according to the invention to be further improved in a more targeted manner. Therefore, a locally variable cross-sectional shape in the region of the constriction of two adjacent partial pipes in the area of the passage is also advantageous, for example in order to remain within a maximum available envelope volume.
[0025] Vorteile bringt es ebenfalls mit sich, wenn bei einem erfindungsgemäßen Rohrabschnitt die wenigstens zwei Teilrohre Teilrohrauslassrichtungen aufweisen, welche die Teil-Fluidströme mit einem Drall beaufschlagen. Dies korreliert insbesondere mit einer rotierenden Erstreckung, in Form der bereits erläuterten schraubenartigen Verflechtung der einzelnen Teilrohre zueinander. Wie ebenfalls bereits erläutert, kann eine solche Drallbeaufschlagung der Teil-Fluidströme einer Mischfunktion zugeführt werden, sodass die einzelnen Teil-Fluidströme sich miteinander im Zusammenführabschnitt vermischen. Dies dient insbesondere einem Mischen hinsichtlich möglicherweise vorhandener Konzentrationsunterschiede und/oder Temperaturunterschieden. Alternativ kann durch die geometrische Freiheit der erfindungsgemäßen Anordnung auch eine gegenläufige Umschlingung der einzelnen Teilrohre vorgesehen sein. Bei einer solchen Ausführung würde genau die gegenteilige Wirkung, nämlich eine Reduktion oder sogar ein Vermeiden eines Dralls der Strömung erzielt werden. [0025] It also brings advantages if, in a pipe section according to the invention, the at least two partial pipes have partial pipe outlet directions which impart a swirl to the partial fluid flows. This correlates in particular with a rotating extension, in the form of the already explained screw-like interweaving of the individual partial pipes with each other. As also already explained, such a swirl imparted to the partial fluid flows can be fed to a mixing function, so that the individual partial fluid flows mix with each other in the merging section. This serves in particular to mix with regard to any concentration differences and/or temperature differences that may be present. Alternatively, the geometric freedom of the arrangement according to the invention can also provide for the individual partial pipes to be wrapped in opposite directions. With such an embodiment, exactly the opposite effect would be achieved, namely a reduction or even an avoidance of a swirl in the flow.
[0026] Weiter von Vorteil ist es ebenfalls, wenn bei einem erfindungsgemäßen Rohrabschnitt der Einlassabschnitt und/oder der Auslassabschnitt eine Anbindungsschnittstelle aufweisen für eine fluiddichte Anbindung an ein Fluidführungssystem. Eine solche Anbindungsschnittstelle kann zum Beispiel ein Rohrflansch oder Flanschabschnitt sein, welcher an eine entsprechende abdichtende Anbindungsmöglichkeit an gerade ausgebildete Rohrleitungen bieten kann. Damit wird es möglich, auch bestehende Rohrleitungen mit einem erfindungsgemäßen Rohrabschnitt und damit den erfindungsgemäß erzielbaren Vorteilen nachzurüsten. [0026] It is also further advantageous if, in a pipe section according to the invention, the inlet section and/or the outlet section have a connection interface for a fluid-tight connection to a fluid guide system. Such a connection interface can be, for example, a pipe flange or flange section, which can offer a corresponding sealing connection option to straight-formed pipes. This makes it possible to retrofit existing pipes with a pipe section according to the invention and thus the advantages achievable according to the invention.
[0027] Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Rohrleitung zum Führen eines Fluidstroms, wobei wenigstens ein Rohrabschnitt gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist. Damit bringt eine erfindungsgemäße Rohrleitung die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf einen erfindungsgemäßen Rohrabschnitt erläutert worden sind. [0027] The present invention also relates to a pipeline for guiding a fluid flow, wherein at least one pipe section according to the present invention is provided. A pipeline according to the invention thus brings with it the same advantages as have been explained in detail with reference to a pipe section according to the invention.
[0028] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen schematisch: [0028] Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description, in which embodiments of the invention are described in detail with reference to the drawings. They show schematically:
[0029] Fig. 1 eine Ausführungsform eines klassischen Rohrabschnitts, [0029] Fig. 1 shows an embodiment of a classic pipe section,
[0030] Fig. 2 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rohrabschnitts, [0030] Fig. 2 shows an embodiment of a pipe section according to the invention,
[0031] Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rohrabschnitts, [0032] Fig. 4 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rohrabschnitts, [0033] Fig. 5 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rohrabschnitts, [0034] Fig. 6 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rohrabschnitts, [0035] Fig. 7 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rohrleitung, [0031] Fig. 3 shows a further embodiment of a pipe section according to the invention, [0032] Fig. 4 shows a further embodiment of a pipe section according to the invention, [0033] Fig. 5 shows a further embodiment of a pipe section according to the invention, [0034] Fig. 6 shows a further embodiment of a pipe section according to the invention, [0035] Fig. 7 shows an embodiment of a pipeline according to the invention,
[0036] Fig. 8 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rohrabschnitts, und [0037] Fig. 9 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rohrabschnitts. [0036] Fig. 8 shows a further embodiment of a pipe section according to the invention, and [0037] Fig. 9 shows a further embodiment of a pipe section according to the invention.
[0038] In Figur 1 ist schematisch ein Rohrabschnitt 10 dargestellt, wie er in bekannten Rohrleitungen 100 eingesetzt wird. Hier soll ein Fluidstrom F um eine 90 Grad Kurve herumgeführt werden. Der Rohrabschnitt 10 ist dafür als Krümmer ausgebildet, welcher entlang einer Mittelachse M um einen Krümmungsradius KR gekrümmt ist. Der Fluidstrom F gelangt über eine Anbindungsschnittstelle 22 in den Einlassabschnitt 20 hinein und folgt damit der Wandung des Rohrabschnitts 10 bis zum Auslassabschnitt 30, wo eine Übergabe und ein Auslass über die Anbindungsschnittstelle 32 erfolgen kann. Insbesondere an der innenliegenden, also in Figur 1 oben angeordneten, Wandung wird der Fluidstrom F dabei sehr stark gekrümmt. Dieser noch engere Krümmungsradius KR als es bereits für den Rohr-Krümmungsradius KR für die Mittelachse M der Fall ist, führt dazu, dass bei großen Fluidströmen F ein Ablösen und das Ausbilden von Turbulenzen auftreten kann. Dies führt zu Nachteilen, wodurch entsprechend mit geringeren Fluidströmen F, größeren Krümmungsradien KR und größeren Strömungsquerschnitten gearbeitet werden muss. [0038] Figure 1 shows a schematic representation of a pipe section 10 as used in known pipelines 100. Here, a fluid flow F is to be guided around a 90 degree curve. The pipe section 10 is designed as a bend for this purpose, which is curved along a central axis M by a radius of curvature KR. The fluid flow F enters the inlet section 20 via a connection interface 22 and thus follows the wall of the pipe section 10 to the outlet section 30, where a transfer and an outlet can take place via the connection interface 32. The fluid flow F is curved very strongly, particularly on the inner wall, i.e. at the top in Figure 1. This even narrower radius of curvature KR than is already the case for the pipe radius of curvature KR for the central axis M, means that with large fluid flows F, separation and the formation of turbulence can occur. This leads to disadvantages, which means that it is necessary to work with lower fluid flows F, larger curvature radii KR and larger flow cross-sections.
[0039] Um die Probleme bei Lösungen der Figur 1 zu beheben, beschreibt die Figur 2 eine Möglichkeit eines erfindungsgemäßen Rohrabschnitts 10. Hier ist im Rohrabschnitt 10 der Figur 1 eine Integration von zwei Teilrohren 50 vorgenommen worden. Der Fluidstrom F tritt wieder durch den Einlassabschnitt 20 in den Rohrabschnitt 10 ein, wird jedoch dort zumindest teilweise über den Aufteilabschnitt 40 in hier zwei Teil-Fluidströme TF aufgeteilt. Jeder dieser beiden Teil-Fluidströme TF tritt nach dem Aufteilen in ein eigenes dafür vorgesehenes Teilrohr 50 ein und folgt diesem bis zum Auslass aus den Teilrohren 50 in den Zusammenführabschnitt 60. In diesem Zusammenführabschnitt 60 werden die Teil-Fluidströme TF wieder zu einem gemeinsamen Fluidstrom F zusammengeführt und gelangen über den Auslassabschnitt 30 in die weiterführende Rohrleitung 100. [0039] In order to solve the problems with the solutions in Figure 1, Figure 2 describes a possibility of a pipe section 10 according to the invention. Here, two partial pipes 50 have been integrated in the pipe section 10 of Figure 1. The fluid flow F again enters the pipe section 10 through the inlet section 20, but is there at least partially divided into two partial fluid flows TF via the dividing section 40. After being divided, each of these two partial fluid flows TF enters its own partial pipe 50 provided for this purpose and follows this to the outlet from the partial pipes 50 in the merging section 60. In this merging section 60, the partial fluid flows TF are again combined to form a common fluid flow F and reach the further pipeline 100 via the outlet section 30.
[0040] Wie in der Figur 2 gut zu erkennen ist, sind die beiden Teilrohre 50 so angeordnet, dass sie jeweils zu einem vergrößerten Teil-Krümmungsradius TKR führen. Der jeweilige Teil-Krümmungsradius TKR ist dabei größer als der Rohr-Krümmungsradius KR, sodass die Strömungsbelastung durch die Führung des Teil-Fluidstroms TF um die im Teilrohr 50 entsprechend reduziert ist. [0040] As can be clearly seen in Figure 2, the two partial pipes 50 are arranged in such a way that they each lead to an increased partial curvature radius TKR. The respective partial curvature radius TKR is larger than the pipe curvature radius KR, so that the flow load is reduced accordingly by the guidance of the partial fluid flow TF in the partial pipe 50.
[0041] Bei der Ausführungsform der Figur 2 ist zu erkennen, dass nur ein Teil des Fluidstroms F in die hier vorgesehenen zwei Teil-Fluidströme TF aufgeteilt wird. Ein Teil eines Reststroms des Fluidstroms F wird in bekannter Weise entlang der Mittelachse M und damit umgebend um die Teilrohre 50 den Rohrabschnitt 30 geführt. Auch zeigt die Figur 2 eine geometrisch einfache L6ösung zur Vergrößerung der Teil-Krümmungsradien TKR. Das untere Teilrohr 50 ist dabei von der [0041] In the embodiment of Figure 2, it can be seen that only a part of the fluid flow F is divided into the two partial fluid flows TF provided here. A part of a residual flow of the fluid flow F is guided in a known manner along the central axis M and thus around the partial pipes 50, the pipe section 30. Figure 2 also shows a geometrically simple solution for increasing the partial curvature radii TKR. The lower partial pipe 50 is hereby separated from the
Außenwandung 12 zur Innenwandung 40 geführt, während in überschneidender und überlappender Weise das obere Teilrohr 50 von der Innenwandung 40 zur Außenwandung 12 geführt wird. Dabei handelt es sich um eine besonders einfache geometrische Ausgestaltung zum Erzielen der vergrößerten Teil-Krümmungsradien TKR. Outer wall 12 to the inner wall 40, while the upper partial pipe 50 is guided in an intersecting and overlapping manner from the inner wall 40 to the outer wall 12. This is a particularly simple geometric design for achieving the enlarged partial curvature radii TKR.
[0042] Die Figur 2 zeigt darüber hinaus eine Anordnung eines Mantelrohres 70, welches zum einen der Führung des Restfluidstroms und Fluidstroms F an den Teilrohren 50 vorbei dient. Darüber hinaus dient es der mechanischen Stabilisierung und dem Schutz der Teilrohre 50 gegen mechanische Beschädigung. [0042] Figure 2 also shows an arrangement of a jacket tube 70, which serves to guide the residual fluid flow and fluid flow F past the partial tubes 50. In addition, it serves to mechanically stabilize and protect the partial tubes 50 against mechanical damage.
[0043] In der Figur 3 ist eine Weiterbildung dargestellt, welche zum einen auf das Mantelrohr 70 verzichtet. Ohne dieses Mantelrohr 70 wird hier der komplette Fluidstrom F auf hier vier unterschiedliche Teil-Fluidströme TF aufgeteilt. Alle Teil-Fluidströme TF sind somit in Summe gleich dem gesamten Fluidstrom F und können in der erfindungsgemäßen Weise mit dem vergrößerten Teilkrümmungsradius TKR versehen werden. [0043] Figure 3 shows a further development which, on the one hand, dispenses with the jacket tube 70. Without this jacket tube 70, the complete fluid flow F is divided into four different partial fluid flows TF. All partial fluid flows TF are thus equal in total to the entire fluid flow F and can be provided with the enlarged partial curvature radius TKR in the manner according to the invention.
[0044] In der Figur 4 ist eine Variante dargestellt, bei welchem die Strömungsquerschnitte in Summe der Teilrohre 50 kleiner sind als der gesamte Strömungsquerschnitt des Rohrabschnitts 50. Dies kann bei geringen Strömungsmengen des Fluidstroms F Vorteile mit sich bringen, da der Aufwand und insbesondere der Platzbedarf sowie das Gewicht des Rohrabschnitts 10 reduziert werden können. Zusätzlich ist hier noch eine konische Aufweitung für die Aufteilung eine konische Reduktion bei der Zusammenführung vorgesehen, um die Strömungsquerschnitte gleich oder im Wesentlichen gleich zu belassen. [0044] Figure 4 shows a variant in which the flow cross sections of the partial pipes 50 are smaller than the total flow cross section of the pipe section 50. This can be advantageous for small flow quantities of the fluid flow F, since the effort and in particular the space required and the weight of the pipe section 10 can be reduced. In addition, a conical widening for the division and a conical reduction for the merging are provided here in order to keep the flow cross sections the same or essentially the same.
[0045] In den Figuren 5 und 6 sind mögliche Rotationserstreckungen für die einzelnen Teilrohre 50 dargestellt. Dabei wird ein Blick auf den Aufteilabschnitt 40 auf der linken Seite und dem Zusammenführabschnitt 60 auf der rechten Seite ermöglicht. In der Figur 5 erfolgt eine Rotationserstreckung um circa 90 Grad. Mit den Bezeichnungen |, Il, Ill und IV erfolgt eine Darstellung der einzelnen Teilkanäle 50. Hier ist gut zu erkennen, dass sich der Teilkanal 50 mit der Bezeichnung | von der Dachwandung 16 zur Außenwandung 12 erstreckt. Das an der Innenwandung 14 startende Teilrohr 50 mit der Bezeichnung Ill rotiert in seiner Erstreckung zur Bodenwandung 18, während das Teilrohr 50 mit dem Bezugszeichen Il von der Bodenwandung 18 zur Innenwandung 14 rotiert. Nicht weiter in den beiden Figuren 5 und 6 dargestellt ist eine mögliche Stabilisierung zwischen den Teilrohren 50. So können hier verstärkende Rippen eingesetzt werden, welche die einzelnen Teilrohre 50 gegeneinander abstützen. Weiter ist hier gut zu erkennen, dass der Strömungsquerschnitt der Teilrohre 50 im Vergleich zum Mantelrohr 70 auf ca. 60% reduziert ist, So dass für die stabilisierenden Elemente ca. 40% des Volumens zur Verfügung steht. Neben einem Ausschäumen der Zwischenräume kann zum Beispiel ein 3D Druckverfahren für die Ausbildung solcher Stabilisationsrippen denkbar sein. [0045] Figures 5 and 6 show possible rotational extensions for the individual partial pipes 50. This allows a view of the dividing section 40 on the left and the merging section 60 on the right. In Figure 5, a rotational extension of approximately 90 degrees occurs. The designations |, Il, Ill and IV represent the individual partial channels 50. Here it can be clearly seen that the partial channel 50 with the designation | extends from the roof wall 16 to the outer wall 12. The partial pipe 50 starting on the inner wall 14 with the designation Ill rotates in its extension to the bottom wall 18, while the partial pipe 50 with the reference symbol Il rotates from the bottom wall 18 to the inner wall 14. Not shown in Figures 5 and 6 is a possible stabilization between the partial pipes 50. Reinforcing ribs can be used here to support the individual partial pipes 50 against each other. It can also be clearly seen here that the flow cross-section of the partial pipes 50 is reduced to around 60% compared to the jacket pipe 70, so that around 40% of the volume is available for the stabilizing elements. In addition to foaming the gaps, a 3D printing process for the formation of such stabilization ribs could be conceivable.
[0046] In den Figuren 5 und 6 ist darüber hinaus auch gut zu erkennen, dass durch die ineinander verschlungene Anordnung der Teilrohre 50 eine zusätzliche Erstreckung in Höhenrichtung in Kauf genommen werden kann. [0046] In Figures 5 and 6 it can also be clearly seen that the intertwined arrangement of the partial tubes 50 allows for an additional extension in the vertical direction.
[0047] Die Figur 6 zeigt eine ähnliche Darstellung wie die Figur 5, wobei jedoch hier eine rotierende Erstreckung um 180 Grad vorgesehen ist, wie dies anhand der Bezugszeichen | bis IV gut zu erkennen ist. [0047] Figure 6 shows a similar representation to Figure 5, but here a rotating extension of 180 degrees is provided, as can be clearly seen from the reference symbols | to IV.
[0048] Die Figur 7 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rohrleitung 100. Hier ist zum Umlenken um eine Kante ein Rohrabschnitt 10 vorgesehen, welcher zum Beispiel eine der Ausführungsformen der Figuren 2 bis 6 aufweisen kann. Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. [0048] Figure 7 shows an embodiment of a pipeline 100 according to the invention. Here, a pipe section 10 is provided for deflecting around an edge, which can, for example, have one of the embodiments of Figures 2 to 6. The above explanation of the embodiments describes the present invention exclusively in the context of examples.
[0049] In den Figuren 8 und 9 sind noch Varianten dargestellt, welche hier mit fünf Teilrohren 50 ein gegengleiches Verschlingen zur Verfügung stellen. Hier wird insbesondere gezielt ein Drall vermieden. In der Figur 9 sind zusätzlich noch Stabilisierungsrippen 52 zwischen den Teilrohren 50 dargestellt. [0049] Figures 8 and 9 show variants which provide an oppositely equal entanglement with five partial tubes 50. In particular, a twist is deliberately avoided here. Figure 9 also shows stabilizing ribs 52 between the partial tubes 50.
BEZUGSZEICHENLISTE REFERENCE SYMBOL LIST
10 Rohrabschnitt 10 pipe sections
12 Außenwandung 12 outer wall
14 Innenwandung 14 inner wall
16 Dachwandung 16 roof wall
18 Bodenwandung 18 bottom wall
20 Einlassabschnitt 20 inlet section
22 Anbindungsschnittstelle 30 Auslassabschnitt 22 Connection interface 30 Outlet section
32 Anbindungsschnittstelle 40 Aufteilabschnitt 32 Connection interface 40 Distribution section
50 Teilrohr 50 partial pipe
52 Stabilisierungsrippen 60 Zusammenführabschnitt 70 Mantelrohr 52 Stabilizing ribs 60 Merging section 70 Casing pipe
100 Rohrleitung 100 pipelines
F Fluidstrom F fluid flow
TF Teil-Fluidstrom TF partial fluid flow
KR Rohr-Krümmungsradius TKR Teil-Krümmungsradius M Mittelachse KR Pipe curvature radius TKR Partial curvature radius M Center axis
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ATA50859/2023A AT527402B1 (en) | 2023-10-24 | 2023-10-24 | pipe section for guiding a fluid flow |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ATA50859/2023A AT527402B1 (en) | 2023-10-24 | 2023-10-24 | pipe section for guiding a fluid flow |
Publications (2)
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| AT527402A4 AT527402A4 (en) | 2025-02-15 |
| AT527402B1 true AT527402B1 (en) | 2025-02-15 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ATA50859/2023A AT527402B1 (en) | 2023-10-24 | 2023-10-24 | pipe section for guiding a fluid flow |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| AT (1) | AT527402B1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2723680A (en) * | 1950-07-01 | 1955-11-15 | Neyrpic Ets | Conduit elements |
| SU901680A1 (en) * | 1979-01-22 | 1982-01-30 | Предприятие П/Я А-3556 | Apparatus for uniform distributing of fluid flow velocities |
| US5307830A (en) * | 1993-05-18 | 1994-05-03 | Welker Engineering Company | Flow distribution method and apparatus reducing downstream turbulence |
| DE102006001417A1 (en) * | 2006-01-10 | 2007-07-12 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Device for deflecting a medium flowing in a pipeline |
| CN102155478A (en) * | 2011-04-28 | 2011-08-17 | 唐力南 | Bend pipe flow rate regulator |
| CN106287087A (en) * | 2016-08-15 | 2017-01-04 | 江苏迪威高压科技股份有限公司 | A kind of high pressure elbow |
-
2023
- 2023-10-24 AT ATA50859/2023A patent/AT527402B1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2723680A (en) * | 1950-07-01 | 1955-11-15 | Neyrpic Ets | Conduit elements |
| SU901680A1 (en) * | 1979-01-22 | 1982-01-30 | Предприятие П/Я А-3556 | Apparatus for uniform distributing of fluid flow velocities |
| US5307830A (en) * | 1993-05-18 | 1994-05-03 | Welker Engineering Company | Flow distribution method and apparatus reducing downstream turbulence |
| DE102006001417A1 (en) * | 2006-01-10 | 2007-07-12 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Device for deflecting a medium flowing in a pipeline |
| CN102155478A (en) * | 2011-04-28 | 2011-08-17 | 唐力南 | Bend pipe flow rate regulator |
| CN106287087A (en) * | 2016-08-15 | 2017-01-04 | 江苏迪威高压科技股份有限公司 | A kind of high pressure elbow |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AT527402A4 (en) | 2025-02-15 |
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