[发明专利]用于分配流体的喷嘴

说明书

发明领域

本发明涉及喷嘴领域，并且更具体地涉及用于分配流体的喷嘴。

发明背景

已知流体根据流体的重力和密度将形成水平层。影响流体的密度的一个特性的例子是温度。例如，在所有液态水中，具有4℃的温度的水具有最高的密度。当水聚集了不同的特性(诸如温度、形成层)时发生水的分层。分层可以被通向水的混合层的扰流所扰乱。

其中分层是很重要的一个领域是能量储存器领域，在该领域中，例如，诸如水的流体可以用于储存热能。在很长的时间段中以很大程度保存水的热能，其中传导性是热传递的主要原因。在这样的应用中，可以通过从储存器的一个水平中取出冷水，在热交换器中加热所取出的水并且接着将加热的水在具有相应温度的水平处返回到储存器来对储存器充能。对于放能，热水被从储存器中取出，在热交换器中进行冷却并且在具有相应温度的水平处被返回到储存器。在这种类型的应用中，当向储存器供应水时保持具有不同温度的水未被混合，即，保持分层原封不动是重要的。因而，当向储存器供应水时使在能量储存器中产生尽可能小的扰流是重要的。

发明内容

根据本发明的一方面的目的是提供一种喷嘴，其减少在例如热能储存器内的扰流混合的发生，因而降低了总的热有效能损耗。在此背景下，最关键的情况是将流体分配到停滞的流体体积中。

根据本发明的第一方面，通过用于分配具有一定速度的流体的喷嘴来实现这些目的，该喷嘴界定了多个流动通道，多个流动通道中的每个流动通道具有被设置为接收来自管道的流体的入口和一个出口，多个流动通道中的至少一个流动通道是中心流动通道，且多个流动通道中的至少第一流动通道和第二流动通道是外侧流动通道，外侧流动通道的出口被设置在中心流动通道的出口的两侧上，第一外侧流动通道的入口包围中心通道的入口，且中心通道的入口包围第二外侧流动通道的入口，第二外侧流动通道具有小于出口区域的入口区域，入口的中心轴实质上垂直于出口的中心面。

通过具有小于同一通道的出口区域的通道的入口区域，相较于流出出口的流体速度，入口接收的流体具有更大的速度。根据本发明的流动通道被设置成使得具有最高速度的流体部分从中心流动通道的出口流出，且具有最低速度的流体部分从第一外侧流动通道和第二外侧流动通道的出口流出。第一外侧流动通道的出口沿着入口的中心轴被设置在中心流动通道的出口之上。第二外侧流动通道的出口沿着入口的中心轴被设置在中心流动通道的出口之下。因此，经由出口从喷嘴流出的流体流可以具有中心部分与外侧部分，中心部分具有高的流动速度且外侧部分具有低的流动速度，外侧部分围绕中心部分使得流可产生低的扰流流动。这是有利的，因为如果流体被分配到停滞的流体体积中，则在从中心流动通道的出口流动的流体与从第一外侧流动通道和第二外侧流动通道的出口流动的流体的界面中允许的扰流不会扰乱停滞的流体体积。

在本发明的另一个实施例中，喷嘴还可以包括：沿着入口的中心轴延伸的外侧圆柱形壁，内侧圆柱形分隔壁以及外侧圆柱形分隔壁，所述壁沿着入口的中心轴延伸，内侧圆柱形分隔壁被外侧圆柱形分隔壁包围，外侧圆柱形分隔壁被外侧圆柱形壁包围，中心通道形成在外侧分隔壁与内侧分隔壁之间，第一外侧流动通道形成在外侧壁与外侧分隔壁之间，且第二外侧流动通道形成在内侧分隔壁的内部。

当在环形管道上安装喷嘴时，环形壁尤其有用。相较于使用具有相等的横截面面积的非环形管道，通过使用环形壁，流体可以以更高的速度流经喷嘴。本实施例的另一个优点是，可以使用具有更小直径的环形壁，产生更具成本效益的喷嘴。

根据本发明的另一实施例，喷嘴还可以包括：内侧分隔壁，其相较于外侧分隔壁沿着入口的中心轴延伸得更远；外侧分隔壁，其相较于外侧壁沿着入口的中心轴延伸得更远。

根据又一个实施例，喷嘴还可以包括：第一外侧流动通道的出口，其由外侧壁的端部与从外侧分隔壁的端部在实质上垂直于外侧分隔壁的方向上延伸的第一凸缘界定；中心流动通道的出口，其由第一凸缘与从内侧分隔壁的端部在实质上垂直于内侧分隔壁的方向上延伸的第二凸缘界定；第二外侧流动通道的出口，其由第二凸缘与沿着入口的中心轴被放置在第二凸缘之下的底板界定，底板实质上垂直于入口的中心轴延伸。

根据本发明的实施例，入口的尺寸与出口的尺寸之间的关系使得流出第一外侧流动通道和第二外侧流动通道的每个出口的流体速度实质上低于流出中心流动通道的出口的流体速度。在一个实施例中，流出第一外侧流动通道和第二外侧流动通道的每个出口的流体速度是流出中心流动通道的出口的流体速度的一半。因此，可实现在流体与向其中分配流体的停滞的流体体积之间的低的扰流流动。