NO161840B - Fremgangsmaate og anordning for frembringelse av en stroemning bestaaende av i det minste to faser. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og en gass/væske-ejektoranordning som særlig tjener til å frembringe en homogen flerfasestrømning som har en bestemt sammensetning, ut fra to strømninger, hvorav en omfatter i det minste en gassfase og den andre omfatter i det minste en væskefase, hvor disse forskjellige strømningers mengde og trykk reguleres.

I den følgende beskrivelse betegner ordene "oppstrøms"

og "nedstrøms" i forhold til et organ, stedsangivelser i forhold til strømningsretningen i dette organ.

Fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen har spesielt anvendelse i en overføringsledning for en flerfase-strømning utstyrt med en faseseparator. Oppfinnelsen gjør det således mulig å frembringe en strømning med den flerfase-sammensetning eller -struktur som er mest gunstig for over-føringen av denne strømning, mens de forskjellige strømningers mengde og/eller trykk blir regulert.

Fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen kan videre anvendes for å bevirke overføring av et fluidum ved blanding av dette fluidum som skal overføres, med et bærefluidum som tjener til å besørge overføringen.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen gjør det mulig å frembringe en strømning bestående av i det minste to faser,

ut fra i det minste to primære strømninger som omfatter henholdsvis et fluidum med i det minste en væskefase, betegnet væskefluidum, og et fluidum omfattende i det minste en gassfase, betegnet gassfluidum. I henhold til denne fremgangsmåte bringes de to primære fluida til å strømme gjennom henholdsvis en første og en annen åpning, som begge eventuelt kan være strømlinjet, at det så frembringes en flerfaseblanding som følge av at de forskjellige strømninger føres gjennom en tredje åpning og gjennomstrømningsarealet i åpningen innstilles slik at mengden og/eller trykket av de forskjellige strømninger reguleres, og det frembringes en homogen flerfaseblanding idet energitapet i de forskjellige fluida reduseres til et minimum.

Den tidligere kjente teknikk kan illustreres ved britiske patenter 1.205.675 og 930.080, tyske patenter 2.031.016

og 1.557.033, fransk patent 1.128.095 og US patent 1.437.649. Ved anvendelse på en flerfasestrømning muliggjør ingen av

de anordninger som er beskrevet i disse patentskrifter.

regulering av strømningsmengde og/eller trykk av de forskjellige strømninger samtidig som det frembringes en homogen flerfaseblanding og energitapet i de forskjellige fluida holdes på et minimum.

Fremgangsmåten og anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse defineres nøyaktig i de vedføyde patentkravene.

Gjennomstrømningsarealet eller -tverrsnittet for i

det minste ett av de nevnte organer, reguleres eventuelt i avhengighet av i det minste en størrelse som er karakteristisk for en av strømningene.

Likeledes er det mulig å regulere gjennornstrømnings-arealet for i det minste en av åpningene i avhengighet av i det minste en størrelse som er karakteristisk for en ytre parameter eller ordre uavhengig av tilstanden av fluidum-strømningene gjennom åpningene.

Videre er det mulig å regulere gjennomstrømningsarealet

for i det minste en av åpningene i avhengighet av på forhånd etablerte kriterier, så som minimalisering av energitapet i flerfasestrømningen.

Foreliggende oppfinnelse omfatter også en gass/væske-ejektoranordning omfattende i det minste tre konvergerende/ divergerende organer, hvor i det minste ett av disse organer er regulerbart. Et første konvergerende/divergerende organ gjennomflytes av et fluidum omfattende i det minste en gassfase, betegnet gassfluidum, et annet fluidum omfattende i det minste en væskefase, betegnet væskefluidum, og et tredje ved den strømning som er resultatet av blandingen av disse to fluida.

Anordningen ifølge oppfinnelsen omfatter en styreinnretning for gjennomstrømningsarealet gjennom i det minste ett av de konvergerende/divergerende organer. Denne styreinnretning kan være forbundet med et programmeringssystem.

Eventuelt kan anordningen ifølge oppfinnelsen omfatte

en innretning som tjener til å overføre til programmeringssystemet i det minste et signal som er karakteristisk for operasjonen av anordningen eller for ytre parametre eller ordre til anordningen. Dette signal kan leveres av en måle-transduser for i det minste en av størrelsene trykk, fluidumtemperatur oppstrøms eller nedstrøms for i det minste et av de konvergerende/divergerende organer.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til et ikke-begrensende utførelseseksempel illustrert på tegningene, hvor:

Figur 1 Skjematisk viser en anordning ifølge oppfinnelsen

og

Figur 2 viser i detalj en tredobbelt konvergering/divergering.

Det følgende eksempel beskriver det spesielt interessante tilfellet hvor et av de primære fluida er et fluidum som hovedsaklig er gassformig og hvor det andre er et fluidum som er i hovedsaken væskeformig, men det ligger ikke utenfor rammen av denne oppfinnelse, dersom det ene og/eller det andre primære fluidum er et flerfasefluidum. Den anordning som er beskrevet i det følgende kan meget vel anvendes også

for slike fluida.

På figur 1, som skjematisk viser et delsnitt av et utførelseseksempel ifølge oppfinnelsen, betegner henvisnings-tallet 1 en hoveddel. 2 og 3 betegner henholdsvis gass-

og væskeinnløp. Man kommer ikke utenfor oppfinnelsens ramme ved å bytte om innløpene for gass og væske.

I hoveddelen 1 er det festet en dobbelt hunn-del 4,

som er gitt denne betegnelse fordi den samvirker med respektive hann-partier på to deler 5 og 6.

Delen 5 er en hann/hunn-del og er hul med et parti

7 (figur 2) av dennes innvendige vegg har en hunn-form.

Dette hunn-parti 7 samvirker med den hule hann-del 8. Denne

er hul for å tillate innføring av hann-delen 6.

Delene 4, 5, 6 og 8 definerer det tredobbelte konvergerende/divergerende arrangement.

Et konvergerende/divergerende organ 11 gjennomstrømmes

av gassen og kan betegnes som en "lydhylse" (col sonique), dannet av det øvre hunn-parti 9 på den dobbelte hunn-del 4 og hann-partiet 10 på hann/hunn-delen 5.

Et konvergerende/divergerende organ 12 som gjennomstrømmes av væsken og er et venturi-organ, dannes av hunn-partiet 7 på hann/hunn-delen 5 og av hann-partiet på den hule hann-

del 4.

Endelig dannes et konvergerende/divergerende tofase-organ eller en tofase-lydhylse 13 av det nedre hunn-parti 14 på den dobbelte hunn-del 4.

Nedstrøms for innløpsåpningen 2 for gass er det utformet et gasskammer 15 som mater lydhylsen 11. På liknende måte er det nedstrøms for innløpsåpningen 3 for væske, utformet et væskekammer 16 som gjennom åpninger 17 tildannet i veggen på hann/hunn-delen 5, mater venturi-organet 12. Disse åpninger kan ha forskjellige former og kan eventuelt være fordelt slik at selv i ytterstillingene av hann/hunn-delen 5 kan den væske som kommer til væskekammeret 16, mate venturi-organet 12.

Nedstrøms for lydhylsen 11 og venturi-organet 12, men oppstrøms for tofase-lydhylsen 13 er det utformet et kammer 18 for tofasefluidum.

I det viste eksempel er han/hunn-delen 5, den hule hann-del8 og hann-delen 6 bevegelige uavhengig av hverandre, men det er selvsagt mulig å variere separat gjennomstrømnings-arealet for hver konvergering/divergering ved å etablere relasjoner mellom bevegelsene av de forskjellige bevegelige deler.

Relasjonene mellom bevegelsen av de forskjellige deler kan realiseres mekanisk eller ved andre midler, f.eks. ved å anvende et programmeringssystem som tar i betraktning de forskyvninger som beordres for en av de bevegelige deler, for å styre forsyningsbevegelsen av en eller flere av de andre deler, på slik måte at gjennomstrømningsarealet for bare en enkelt konvergering/divergering varierer.

En styreinnretning 19 tjener til å forskyve de forskjellige bevegelige deler i det tredobbelt konvergerende/ divergerende arrangement. Denne innretning kan være av hvilken som helst type, f.eks. elektromotorer, hydrauliske motorer etc.

Styreinnretningen 15 drives fra et programmeringssystem 20.

Dette system 20 har til funksjon å definere gjennomstrøm-ningsarealene for de forskjellige konvergerende/divergerende organer, og å drive styreinnretningen 19 slik at disse gjennom-strømningsarealer blir etablert.

Systemet 20 mottar den nødvendige informasjon for sin operasjon fra ledninger 21 som overfører signaler som representerer måling og/eller ordre (kommando).

De målinger som programmeringssystemet 20 mottar avhenger av forskjellige installasjoner og tilstander som gjelder de tofase-strømninger som reguleres. Eksempelvis kan disse målinger gjelde en eller flere størrelser som: Trykk eller temperatur i gassen oppstrøms eller nedstrøms for lydhylsen 11, trykk eller temperatur i væsken oppstrøms eller nedstrøms for venturi-organet 12, trykk elJer temperatur av gass/væske-blandingen oppstrøms eller nedstrøms for tofase-lydhylsen 13, gassmengde, væskemengde eller posisjonen av de forskjellige bevegelige deler i det tredobbelt konvergerende/divergerende arrangement.

Når anordningen ifølge oppfinnelsen er innkorporert

i utstyr for overføring av en tofasestrømning, kan programmeringssystemet 20 motta signaler som representerer tilstanden av andre tofaseutstyr eller også parameteret eventuelt ordre vedrørende de samme utstyr og/eller ytre parametre eller kommandoer, så som f.eks. sammensetningen av den tofase-strømning som ønskes frembragt. Den kan også overføre signaler som representerer sin egen tilstand så vel som parameteret eller kommandoer.

Operasjonen av anordningen skal illustreres ved to eksempler som på ingen måte skal anses begrensende.

I det første eksempel skal det antas at trykket i gassen ved 2 er identisk med trykket i væsken ved 3. Dette tilfellet opptrer særlig når anordningen ifølge oppfinnelsen er anbragt nedstrøms for en separator for en tofasestrømning. Hvis gassmengden øker og væskemengden forblir konstant, vil programmeringssystemet påvirke styreinnretningen til å forskyve hann/hunn-delen 5 og hann-delen 6 mot høyre, idet begge disse forskyvningsbevegelser er uavhengige av hverandre.

Hvis derimot væskemengden øker og gassmengden forblir konstant, vil programmeringssystemet påvirke styreinnretningen til å bevege den hule hann-del 8 og hann-delen 6

mot høyre, idet begge disse forskyvningsbevegelser er uavhengige .

I det annet eksempel forutsettes det at trykket i gassen ved 2 er lavere enn væsketrykket ved 3. I dette tilfellet blir anordningen anvendt som gassinjektor. Således blir den hule hann-del 8 forskjøvet mot venstre for å utbalansere trykket i kammeret 18. Hann-delen 6 blir innjustert i avhengighet av den strømningsmengde som må gå gjennom tofase-lydhylsen.

Man kommer ikke utenom rammen for denne oppfinnelse ved å bruke andre mekaniske sammenstillinger enn den som er vist på figur 1, spesielt sammenstillinger som ved for-skyvning av bare en enkelt del utelukkende endrer gjennom-strømningsarealet for bare ett konvergerende/divergerende organ om gangen.

Heller ikke ligger det utenfor rammen for denne oppfinnelse å anvende den foran beskrevne fremgangsmåte ved fluida av samme art, men som er tilbøyelige til å separeres fra hverandre, slik som f.eks. to ikke-blandbare væsker med ulike densiteter.

Anordningen ifølge oppfinnelsen kan også behandle denne type fluidum.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for frembringelse av en strømning bestående av i det minste to faser, ut fra minst to primære strøm-ninger, hvorav én omfatter i det minste en væskefase og den andre i det minste en gassfase, karakterisert ved at de to primære fluida bringes til å strømme gjennom henholdsvis et første og et andre (12) konvergent-divergent organ, at det så frembringes en flerfaseblanding ved at de to primære strømninger føres sammen i et flerfase-kammer (18), hvilken flerfaseblanding bringes til å strømme gjennom et tredje konvergent-divergent organ (13), og at gjennomstrømnings-arealet i de konvergent-divergente organene (11, 12, 13) innstilles slik at utmatningshastigheten og/eller trykket av de forskjellige strømninger reguleres, og det frembringes en homogen flerfaseblanding idet energitapet i de forskjellige fluida reduseres til et minimum, og idet gjennomstrømnings-arealene i de konvergent-divergente organene (11, 12, 13) er innstillbare uavhengig av hverandre.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at gjennomstrømningsare let for i det minste et av de konvergent-divergente organene (11, 12, 13) innstilles i avhengighet av i det minste én størrelse som er karakteristisk for en av strømningene.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det nevnte gjennomstrøm-ningsareal for i det minste ett av de konvergent-divergente organene (11, 12, 13) innstilles i avhengighet av i det minste én størrelse som er karakteristisk for en ytre parameter eller ordre som er uavhengig av tilstanden i fluidumstrømningene gjennom organene.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, 2 eller 3 karakterisert ved at gjennomstrømningsarealet for i det minste ett av organene (11, 12, 13) innstilles i avhengighet av forut etablerte kriterier, så som minimalisering av energitapet i tofasestrømningen.

5. Gass/væske-ejektoranordning, karakterisert ved at den omfatter i det minste tre konvergerende-divergerende organer (11, 12, 13) som har uavhengig av hverandre innstillbare gjennomstrømningsarealer, og at det første konvergerende-divergerende organ er innrettet for å gjennomflytes av et første fluidum, det andre organ (12) av et andre fluidum og det tredje organ (13) av den strømning som er resultatet av blandingen av disse to fluida.

6. Anordning ifølge krav 5, karakterisert ved at den omfatter en styreanordning (19) for gjennom-strømningsarealet gjennom i det minste ett av de konvergerende-divergerende organer (11,12,13).

7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at styreanordningen (19) er forbundet med et programmeringssystem (20) .

8. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved at den omfatter en innretning (21) som til programmeringssystemet (20) overfører i det minste ett signal som er karakteristisk for anordningens operasjon eller for ytre parametre eller ordre til anordningen.

9. Anordning ifølge krav 8, karakterisert ved at signalet leveres av en transduser som måler i det minste én av størrelsene ved trykk og fluidumtemperatur, oppstrøms eller nedstrøms for i det minste ett av de konvergerende-divergerende organer (11, 12, 13).