ТРУБОПРОВОД ДЛЯ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ С ВНУТРЕННИМ КОНТУРОМ
PIPELINE FOR FLUID WITH INNER PROFILE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к трубопроводу для текучей среды с внутренним контуром, имеющим гребни волн и впадины волн, при этом гребни волн имеют передний фронт и задний фронт.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Трубопроводы для текучей среды такого типа часто называются гофрированными трубами, в которых гребни волн и впадины волн предусмотрены не только на внутреннем контуре, но и на наружном контуре. При этом наружный контур выполнен в целом проходящим параллельно внутреннему контуру. Выполненный таким образом трубопровод является гибким, его также можно изогнуть с относительно малым радиусом без риска повреждения трубопровода. Однако из-за наличия гребней и впадин волн внутреннего контура, поток текучей среды испытывает возмущения и потому такие трубопроводы имеют относительно большое сопротивление потоку.
Трубопровод указанного выше типа известен, например, из патентного документа FR 1385986. Раскрытая в этом документе гофрированная труба выполнена в виде пластмассовой трубы, предназначенной для прохождения воздуха в пылесосах, и имеет гофрированные и гладкие части. Для уменьшения риска повреждения трубы предусмотрено постепенное уменьшение амплитуды гребней и впадин волн при переходе от гофрированной части трубы к гладкой части.
Однако гофрированные трубы указанного выше типа не оптимизированы для прохождения текучих сред, что в особенности является следствием того, что указанная труба имеет протяженные гладкие части. В таких протяженных гладких частях легко образуется ламинарное возмущение, в целом уменьшающее расход через указанную трубу.
В основе изобретения лежит задача обеспечить по возможности малые потери в потоке.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Эта задача решена тем, что трубопровод для текучей среды с внутренним контуром, содержащим гребни волн и впадины волн, при этом гребни волн имеют передний фронт и задний фронт, согласно изобретению, передний фронт имеет более пологий наклон, чем задний фронт, причем вершина гребня волны и впадина выполнены плоскими.
Посредством такой особенной формы внутреннего контура трубопровода обеспечивается использование постоянства направления потока текучей среды в трубопроводе. Благодаря тому, что передний фронт поднимается сравнительно полого, достигается меньшее торможение протекающей текучей среды, а благодаря тому, что задний фронт спадает сравнительно круто, протяженность гребня волны в осевом направлении, несмотря на пологий передний фронт, остается малой, так что сохраняется достаточная гибкость трубопровода. Кроме того, сравнительно крутой задний фронт может препятствовать образованию квазистационарного граничного слоя. Кроме того, вершина гребня волны и впадина выполнены плоскими, благодаря чему указанные вершина и впадина местами проходят параллельно направлению потока. Посредством этого может быть облегчено прохождение текучей среды через трубопровод. Кроме того, наличие плоских вершин и впадин, походящих вдоль оси трубопровода увеличивают гибкость трубопровода. В результате обеспечивается снижение сопротивления потоку текучей среды в трубопроводе.
Трубопровод для текучей среды предпочтительно выполнен в виде гофрированной трубы и имеет наружный контур, который проходит параллельно внутреннему контуру. Благодаря этому получается очень гибкий трубопровод. При этом даже снаружи трубопровода можно понять, в каком направлении должна протекать текучая среда, чтобы сопротивление потоку было малым, то есть какое направление протекания является предпочтительным направлением. Благодаря этому уменьшается вероятность ошибочного монтажа.
Угол наклона переднего фронта предпочтительно лежит в диапазоне от 50° до 70°, а угол наклона заднего фронта - в диапазоне от 80° до 90°. Угол наклона измеряется между осью вращения или осью симметрии трубопровода и передним или задним фронтом. Ось вращения проходит параллельно направлению потока. Передний фронт и задний фронт проходят, как правило, по окружности. Благодаря тому, что угол наклона заднего фронта больше, чем угол наклона переднего фронта, достигается оптимизированный режим потока. В результате потери в потоке минимизируются.
Передний фронт предпочтительно выполнен выпуклым, то есть передний фронт изогнут внутрь. Таким образом, сначала, начиная от впадины волны, передний фронт поднимается сравнительно круто, а затем он плавно переходит в вершину гребня волны. Поэтому создается переход, не вызывающий завихрений потока.
Задний фронт предпочтительно выполнен плоским. То есть он не является ни выпуклым, ни вогнутым. Благодаря этому получается, во-первых, четко определенная кромка контура, а во-вторых, достигается достаточно простое исполнение.
Вершина гребня волны и впадина волны предпочтительно выполнены плоскими. Таким образом, вершина гребня волны и впадина волны проходят параллельно направлению протекания. Благодаря этому может осуществляться хорошая ориентация текучей среды. Изменяя осевую длину плоских вершин и впадин волны можно изменять гибкость трубопровода.
Особенно предпочтительно, чтобы протяженность вершины в осевом направлении была больше, чем протяженность впадины волны. Благодаря этому впадины волн мало влияют на протекающую текучую среду. Поперечное сечение потока определяется по существу максимально возможным свободным поперечным сечением, которое образовано между гребнями волн. При этом влияние впадин волн является относительно малым, тем более что переход от впадин волн к вершинам гребня волн имеет относительно пологий наклон. Относительно крутой задний фронт и короткая плоская впадина волны используются для создания турбулентности, чтобы предотвратить образование квазистационарного граничного слоя между протекающей текучей средой и внутренней поверхностью трубопровода. В частности, таким образом обеспечиваются малые потери в потоке.
Трубопровод для текучей среды предпочтительно выполнен в виде экструдированной пластмассовой трубы, в частности, в виде экструдированной трубы из полиамида. Благодаря этому трубопровод для текучей среды, во-первых, является очень стойким к растворителям, а во-вторых, обладает достаточной гибкостью и при этом большой долговечностью. Таким образом, трубопровод для текучей среды может быть экономично изготовлен и имеет широкую область применения. Желаемый внутренний контур может быть получен путем экструзии относительно просто и, следовательно, экономично.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Ниже описан предпочтительный вариант осуществления изобретения со ссылками на чертеж, изображающий продольное сечение трубопровода для текучей среды.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На чертеже показан трубопровод 1 для текучей среды, который выполнен в виде гофрированной трубы и имеет внутренний контур 2, оптимизированный в отношении протекания потока в заданном направлении. Направление потока обозначено стрелкой 3.
Внутренний контур 2 содержит гребни 4 волн и впадины 5 волн. Каждый гребень 4 волны имеет передний фронт 6 и задний фронт 7. Угол наклона переднего фронта 6 меньше, чем угол наклона заднего фронта 7. Угол наклона соответствует углу между направлением потока и соответствующим фронтом 6, 7. Так как трубопровод 1 для текучей среды выполнен, как правило, осесимметричным, ось 8 вращения проходит параллельно направлению 3 потока. Таким образом, угол наклона может быть также измерен между передним фронтом 6 или задним фронтом 7 и осью 8 вращения.
В данном варианте осуществления изобретения передний фронт 6 выполнен выпуклым, а задний фронт 7 расположен с наклоном под углом примерно 85°. Из-за выпуклости переднего фронта 6 угол его наклона изменяется: сначала, начиная от впадины 5 волны, передний фронт 6 сравнительно крутой, а затем выполаживается. Средний угол наклона составляет примерно 60°.
Впадина 5 волны выполнена плоской и проходит на определенную длину в осевом направлении параллельно оси 8 вращения. Вершина 9 гребня 4 волны тоже является плоской и проходит параллельно оси 8 вращения. При этом вершина 9 проходит в осевом направлении на большее расстояние, чем впадина 5 волны. Передний фронт 6 переходит в вершину 9 плавно, то есть без образования кромки или ступени, а переход от вершины 9 к заднему фронту 7 имеет относительно явно выраженную кромку. Это приводит к отрыву потока, благодаря чему предотвращается образование квазистационарного граничного слоя.
Трубопровод 1 для текучей среды выполнен в этом варианте в виде экструдированной полиамидной трубы. Возможны другие варианты выполнения трубопровода, например, он может быть выполнен из металла.
Наружный контур 10 трубопровода для текучей среды повторяет внутренний контур 2, то есть выполнен параллельным внутреннему контуру 2. Благодаря этому получается относительно гибкий трубопровод 1 для текучей среды, при этом трубопровод 1 может иметь постоянную толщину материала. Наличие гребней волн и впадин волн обеспечивает желательную гибкость трубопровода, а благодаря соответствующему выполнению внутреннего контура уменьшается сопротивление потоку по сравнению с традиционными гофрированными трубами и таким образом обеспечиваются малые потери в потоке. Внутренний контур, содержащий гребни волн и впадины волн, используется также для того, чтобы предотвратить образование квазистационарного граничного слоя. Таким образом, можно получить гофрированный трубопровод, в котором потери в потоке приближаются к потерям в гладких трубах, то есть в трубопроводах с цилиндрическими внутренними поверхностями. Разумеется, предложенный трубопровод оптимизирован для протекания потока только в одном направлении. Однако это можно также использовать для того, чтобы определять направление потока, так как сопротивление потоку зависит от его направления.
Сопротивление потоку можно измерить относительно просто, путем измерения возникающих потерь давления.
Таким образом, предложенный трубопровод для текучей среды имеет внутренний контур, оптимизированный в отношении протекания текучей среды в одном направлении. При этом может сохраняться гибкость гофрированной трубы, без необходимости считаться с потерями в потоке, возникающими в обычных гофрированных трубах. Благодаря этому расширяется область применения трубопровода для текучей среды.