En central del i reningsverkens behandling av avloppsvatten är att dosera fällningskemikalier i syfte att reducera halten fosfor samt organiskt material. Under fällningsprocessen är det viktigt att det sker en snabb och fullständig inblandning av fällningsmedlet i avloppsvattnet för att uppnå goda reningsresultat. På Henriksdals reningsverk i Stockholm undersöks möjligheten att tillämpa en doseringsanordning som med hjälp av tryckluft doserar fällningskemikalien genom ett perforerat rör från kanalens botten för att på detta vis åstadkomma en effektiv inblandning. Anordningen, en doserramp, är tänkt att utnyttjas som extra fällningssteg under högflödesrening, vilket förekommer när det inkommande flödet överskrider reningsverkets hydrauliska kapacitet och uppstår vanligtvis vid kraftiga skyfall eller snösmältningsperioder. Under dessa perioder bräddas avloppsvattnet förbi den biologiska behandlingen, antingen till sandfiltreringen eller direkt till recipienten vilket resulterar i utsläpp av avloppsvatten med förhöjda föroreningshalter. Projektet utgick efter befintlig design och modell för dosering av fällningsmedel med tryckluft. Genom pilotförsök har sedermera en egenutvecklad doserramp utformats, utvärderats och optimerats i ändamål att kunna implementeras i verksamheten på Henriksdals reningsverk. Pilotförsöken kompletterades med teoretiska beräkningar av de resulterande tryckförlusterna genom rörsystemet via Darcy-Weisbachs ekvation. Tester utfördes på en doserramp i fullstor skala med två olika rördimensioner, DN50 (innerdiameter 50 mm) respektive DN25 (innerdiameter 25 mm) med en horisontell rörlängd på 4 m. Som vätskemedium användes vatten från reningsverket. Resultaten från experimenten med båda rördimensionerna visade att bäst prestanda uppnåddes när en korrigerad hålbild med avtagande centrumavstånd mellan luftningshålen implementerades i kombination med att luftningshålen vinklades vertikalt nedåt. Vid experiment med den större rördimensionen DN50 uppmättes bäst prestanda när den horisontella rördelen fylldes med fyllkroppar vilka fyllde funktionen att finfördela luft- och vätskeblandningen och samtidigt bibehålla en hög turbulens längs det horisontella röret. Den resulterande tryckförlusten genom doserrampen beräknades till 4–8 bar beroende på vätskekälla och ingående lufttryck.

This thesis, which has been carried out at the department of research and development at Cobham Antenna Systems, comprises the development of a fluid rotary joint (FRJ) prototype and shall provide a thorough insight in relevant design aspects. Based on input parameters and objectives derived from an actual Cobham project, the possibility of manufacturing a fluid rotary joint in-house has been investigated. A rotary joint is sub-system built up by modules linking signal transmission between the stationary and rotating parts of a microwave communication system, typically a rotating radar antenna. High power may generate a need of liquid cooling, i.e. a need of a fluid rotary joint module enabling connection of the up- and downstream of a recirculating cooling system, independent of antenna rotation and with minimal leakage. The typical FRJ features a bearing supported rotor mounted with a number of rotary seals inside a casing, referred to as stator, with channels guiding fluid from one to the other. Key objectives of the design are the flow channel configuration and flow performance relative geometrical size and structural integrity. As a result of the comprehensive pre-study three FRJ concepts were created and evaluated based on a customer requirement specification. The most advantageous design, in terms of e.g. manufacturability and flow performance potential, a multi-channel rotor design with mechanical face seals, was selected for further development. The CAD models were created in Solid Edge ST5, evaluated using FEM-analysis in ANSYS Workbench 14.5 and CFD analysis in ANSYS Fluent. The resulting prototype design features wide internal channels, a generous centre bore clearance equivalent to a diameter of 58 mm, robust mechanical face seals and a sturdy stainless steel stator and rotor design with a total weight below 29.2 kg. With a total pressure loss per channel of less than 0.0065 MPa at the specified mass flow rate of 1.5 kg/s the module are capable of mass flow rates up to 2.5 kg/s until reaching the specified maximum pressure loss of 0.02 MPa. Keywords: Rotary union, Rotary coupling, Flow loss, FRJ, RJ / Detta examensarbete, utfört under avdelningen för forskning och utveckling hos Cobham Antenna Systems, består av utvecklingen av en roterskarvsprototyp avsedd för vätskor och ska tillhandahålla en utförlig inblick kring faktorer relevanta för dess konfiguration. Utifrån ingående konstruktionskriterier och målsättningar, hämtade ur ett befintligt projekt hos Cobham, har möjligheterna för att utveckla och tillverka en fluidskarv inom företaget utretts. En roterskarv är ett delsystem uppbyggt av moduler som länkar signalsändningar mellan de stationära och roterande delarna i ett mikrovågskommunikationssystem, typiskt en roterande radarantenn. Med höga effekter kan behovet av vätskekylning uppstå, det vill säga ett behov av en roterskarvsmodul med kanaler som sammanbinder ett slutet kylsystems upp- och nedflöden oberoende antennrotation och med minimalt läckage. Generellt består en sådan fluidskarv av en lagrad rotor monterad i ett hus, kallad stator, vars interna kanaler sammanbinds genom rotationstätningar. Kanalernas utformning och flödeskapacitet relativt fysisk storlek och strukturell integritet anses vara avgörande. Som resultat av den omfattande förstudien baserat på kundkrav skapades tre fluidskarvskoncept som sedan utvärderades. Konceptet som ansågs mest lämpat för vidareutveckling, utifrån bland annat tillverkningsmöjlighet och flödeskapacitet, består av en flerkanalig rotor primärt tätad av tåliga mekaniska plantätningar. CAD-modeller skapades i Solid Edge ST5, utvärderades med hjälp av FEM-analys i ANSYS Workbench 14.5 och CFD-analys i ANSYS Fluent. Vidareutvecklingen resulterade i en prototyp med vida kanaler, en rymlig centrumöppning motsvarande en diamater på 58 mm, robusta mekaniska plantätningar och en stadig design tillverkad i rostfritt stål med en totalvikt under 29.2 kg. Med en tryckförlust på 0.0065 MPa per kanal vid det specificerade massflödet 1.5 kg/s klarar fluidskarven massflöden upp till 2.5 kg/s tills det att den angivna maximala tryckförlusten på 0.02 MPa uppnås. Nyckelord: Vätskeroterskarv, Vätskeroterstycke, Svivel, Roterstycke, Tryckförlust