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von Gasen urd Flüssigkeiten in Drrck z. i verwardeln und die meist aus einem kegeligen, allmählich sich erweiterrden Rohr bestehen, ist nur danr günstig, wenn der Öffnungswinkel der Düse, d. i. der Winkel, der von zwei im Durchmesser einander gegenüberliegecdcn Mantellinien des Rohres eingeschlossen wird, verhältnismässig klein ist, gewöhnlich zu Die Grösse des Winkels schwankt ein wenig je nach dem Mittel, dessen Geschwindigkeit oder der Form der Düsenquerschnitte. Bei zu grossen Winkeln hebt sich das durchfliessende Mittel von den Wänden des Diffusors ab urd der Wirkingsgrad wird schlechter.
Wenn es sich nun darum handelt, eine sehr bedeutende, in Druck umzuwardelnde Differenz der Geschwindigkeiten am Eintritts-und Austrittsende des Diffusors zu behandeln, ist man genötigt, bei Beibehaltung eines Öffnungswinkels von 10 sehr lange Diffusoren zu verwenden. In vielen Fällen ist aber die Verwendung von langen Diffusoren umständlich oder sogar unmöglich.
Der Eifindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Düse zu schaffen, deren gesamter Öffnungswinkel
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Gesehwirdigkeitsdiffercnzcn zwar bedeutend grösser ist als etwa 10 ohne aber eine Verschlechterung des Wirkungsgrades zu ergeben ;
diese Aufgabe ist im Sinne der Erfindung durch eine mehrzellige Ver- dichtungsdüse gelöst, deren Eigenart darin liegt, dass jedes einer Mehrzahl von z. i einem Ganzen zusammengebauten Elementen mit seinen vom Eintritts-bis Austrittsende verlaufenden Begrenzungswärden einen gleichbleibenden Öffnungswinkel (von etwa 10 ) umschliesst. Dadurch wird eine Düse erhalten, deren gesamter Öffnungswinkel bedeutend grösser ist als ein solcher, der für eine bestimmte Flüssigkeit einen normalen Wirkungsgrad ergeben würde.
Die Zeichnung veranschaulicht einige Beispiele der Erfindung. Die Fig. 1 und 2 stellen im Längsschnitt bzw. in Stirnansicht einen Diffusor üblicher Bauart dar, der aus einem einzigen Rohr quadratischen Querschnittes besteht, und der einen Öffnungswinkel von 10 C aufweist.
Das Mittel strömt bei a mit einer gewissen Geschwindigkeit urd einem bestimmten Dn : ck in
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Druck in Richtung des Pfeiles f2 aus.
Die Fig. 3 und 4 sind ähnliche Darstellungen einer Verdichtungsdiise nach vorliegender Erfindung, die aus vier aneinander gebauten Elementen zusammengesetzt ist. Jedes Element hat (inen viercekigen Q terschnitt. Der gesamte Eingangsquerschnitt aller Elemente, bei c ist der gleiche, wie der Eingangsq. terschnitt des in Fig. 1 und 2 dargestellten Diffusors. Der gesamte Ausgangsque@chnitt der vier Elemente bei d ist ebenfalls derselbe, wie derjenige der vorhergehenden Düse. Der Öffnungswinkel eines jeden Elementes ist hier auch 10 . Der Wirkungsgrad wird also ungefähr derselbe bleiben, trotzdem die
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Die Fig. 5 und 6 stellen im Längsschnitt und in Stirnansicht einen Diffusor dar, der aus sechszehn aneinandergebauten Elementen besteht.
Jedes Element hat einen viereckigen Querschnitt. Der gesainte Eingangsquerschnitt der 16 Röhren bei e und der gesamte Ausgangsquerschnitt bei g sind gleich den entsprechenden Querschnitten des in Fig. 1 und 2 dargestellten Diffusors. Der Offnungswinkel ist bei den Wandungen eines jeden Elementes 10 . Der Wirkungsgrad wird also wieder annähernd derselbe
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In den Fig. 3-6 ist der Schnitt eines jeden Diffusorelel11entes viereckig. Man ist aber so wenig an diese Form gebunden, als an diejenige der dargestellten äusseren Umhüllungen des Diffusors.
Man könnte z. B. auch, wie in den Fig. 7 und 8 dargestellt ist, etliche Diffusorelemente konzentrisch
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äussere Hülle des letzten Elementes bildet zugleich die äussere Umhüllung der gesamten Verdichtungsdüse. Es sind Verstrebungen 7e vorgesehen, die die verschiedenen Röhren miteinander verbinden, um so dem Ganzen die notwendige Steifheit zu verleihen.
In Fig. 9 und 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Verdichtungsdüse nach der Erfindung dargestellt. Ihre äussere Umhüllung ist ebenfalls ein sich erweiterndes Rohr. Die einzelnen Elemente sind
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wobei beachtet werden muss, dass zwischen je zwei einander gegenüberliegenden Erzeugenden der Wände ein Winkel von 100 beibehalten wir'd. Die äussere Umhüllung bildet annähernd ein rundes Ganzes. Für diese Umhüllung kann auch ein konisches Rohr vorgesehen sein, in dem die Spirale eingebaut ist.
Im vorliegenden Fall ist die Düse auch aus Diffusorelementen zusammengesetzt. Diese haben annähernd rechtwinkeligen Querschnitt und sind nebeneinander gestellt längs einer Spirale befestigt.
Sämtliche aneinander stossende Querwände sind aber weggelassen, und allein diejenigen Wandungen beibehalten worden, die mit der Spirale in Berührung gekommen sind.
Die Fig. 11 und 12 stellen ein letztes Beispiel eines zusammengesetzten Diffusors dar, der als Saugrohr für hydraulische Turbinen Verwendung finden kann. Das Zentrum der Spirale ist durch eine senkrechte Säule p gebildet, die auf dem Boden r des Unterwasserkanales aufgestellt ist. Sie ist bis s zu oberst der Spirale geführt. Die Spirale selbst ist durch zwei Flächen v, 10 gebildet, die ineinander gewunden und an der äusseren Umhüllung, die gewöhnlich aus Beton besteht, angeschlossen sind.
Die Erfindung erlaubt nicht nur, Diffusoren zu schaffen, die, obschon sie bedeutend kleiner ausfallen, einen guten Wirkungsgrad aufweisen, sondern gestattet auch, Diffusorelemente zu verwenden, mit bedeutend kleineren Winkeln, d. h. solche, die bei der Umwandlung der Geschwindigkeit des Mittels in Druck bessere Wirkungsgrade aufweisen, ohne dass es dabei notwendig ist, zu unverhältnismässig langen Röhren zu greifen.
Diese zusammengesetzten Diffusoren können in vielen Fällen vorteilhaft verwendet werden.
Man denke z. B. an den Auspuff von Explosionsmotoren, wo mit einem solchen Diffusor die Geschwindigkeit der Auspuffgase in einen Unterdruck am Eingang des Diffusors verwandelt werden kann, um die Zylinder von verbrannten Gasen zu befreien und entweder mit frischem Gemisch oder mit Spülluft zu versorgen.
Man kann auch diese zusammengesetzten Diffusoren verwenden, um die Saugrohren von Reaktionwasserturbinen zu ersetzen. Dabei wird die Geschwindigkeit des Wassers bei viel kleinerer Saughöhe bedeutend besser ausgenutzt, was in bestimmten Fällen von grosser Bedeutung sein kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Mehrzellige Verdichtungsdüse, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der zu einer Düse (einem Diffusor) zusammengebauten Elemente mit seinen vom Eintritts- bis Austrittsende verlaufenden Begrenzungswänden einen gleichbleibenden Öffnungswinkel von etwa 10'umschliesst.
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of gases urd liquids in pressure z. i verwardeln and which usually consist of a conical, gradually expanding tube, is only beneficial if the opening angle of the nozzle, i.e. i. the angle enclosed by two generatrixes of the pipe opposite one another in diameter is comparatively small, usually to. The size of the angle varies somewhat depending on the means, its speed, or the shape of the nozzle cross-sections. If the angles are too large, the medium flowing through will lift off the walls of the diffuser and the degree of effectiveness will deteriorate.
If it is a matter of treating a very significant difference in the velocities at the inlet and outlet ends of the diffuser, which has to be reversed in pressure, one has to use very long diffusers while maintaining an opening angle of 10. In many cases, however, the use of long diffusers is awkward or even impossible.
The purpose of the invention is to create a nozzle, its entire opening angle
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The difference in visibility is significantly greater than approximately 10, but without resulting in a deterioration in the degree of efficiency;
This object is achieved within the meaning of the invention by a multi-cell compression nozzle, the peculiarity of which is that each of a plurality of z. The elements assembled as a whole, with their delimitation points running from the entry to the exit end, encloses a constant opening angle (of about 10). As a result, a nozzle is obtained, the total opening angle of which is significantly larger than one which would result in normal efficiency for a specific liquid.
The drawing illustrates some examples of the invention. 1 and 2 show, in longitudinal section and in front view, a diffuser of conventional design, which consists of a single tube of square cross-section and which has an opening angle of 10 °.
The medium flows at a with a certain speed and a certain pressure in
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Print in the direction of arrow f2.
3 and 4 are similar representations of a compression nozzle according to the present invention which is composed of four elements assembled together. Each element has a square cross-section. The total inlet cross-section of all elements at c is the same as the inlet cross-section of the diffuser shown in FIGS. 1 and 2. The total outlet cross-section of the four elements at d is also the same, like that of the previous nozzle. The opening angle of each element is here also 10. The efficiency will therefore remain approximately the same, even though the
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5 and 6 show, in longitudinal section and in an end view, a diffuser which consists of sixteen elements assembled together.
Each element has a square cross-section. The total inlet cross-section of the 16 tubes at e and the total outlet cross-section at g are equal to the corresponding cross-sections of the diffuser shown in FIGS. 1 and 2. The opening angle is 10 for the walls of each element. The efficiency is thus almost the same again
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In Figs. 3-6 the section of each diffuser element is square. But one is so little bound to this shape as to that of the illustrated outer envelopes of the diffuser.
One could e.g. B. also, as shown in FIGS. 7 and 8, a number of diffuser elements concentrically
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the outer shell of the last element also forms the outer shell of the entire compression nozzle. Struts 7e are provided which connect the various tubes to one another in order to give the whole the necessary rigidity.
9 and 10 show a further embodiment of a compression nozzle according to the invention. Your outer envelope is also an expanding tube. The individual elements are
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It must be noted that an angle of 100 is maintained between two opposing generatrices of the walls. The outer covering forms an almost round whole. A conical tube, in which the spiral is built in, can also be provided for this envelope.
In the present case, the nozzle is also composed of diffuser elements. These have an approximately right-angled cross-section and are attached to each other along a spiral.
However, all of the abutting transverse walls have been omitted, and only those walls that have come into contact with the spiral have been retained.
Figures 11 and 12 illustrate a final example of a composite diffuser which can be used as an intake manifold for hydraulic turbines. The center of the spiral is formed by a vertical column p, which is set up on the bottom r of the underwater channel. It is led up to the top of the spiral. The spiral itself is formed by two surfaces v, 10 which are wound into one another and connected to the outer casing, which is usually made of concrete.
The invention not only makes it possible to create diffusers which, although they are significantly smaller, have good efficiency, but also allows diffuser elements to be used with significantly smaller angles, i.e. H. those that have better efficiencies in converting the speed of the agent into pressure without the need to resort to disproportionately long tubes.
These composite diffusers can be used to advantage in many cases.
Think e.g. B. to the exhaust of explosion engines, where with such a diffuser, the speed of the exhaust gases can be converted into a negative pressure at the entrance of the diffuser to free the cylinders of burnt gases and to supply either fresh mixture or purge air.
One can also use these composite diffusers to replace the suction pipes of reaction water turbines. The speed of the water is used significantly better at a much lower suction height, which can be of great importance in certain cases.
PATENT CLAIMS:
1. Multi-cell compression nozzle, characterized in that each of the elements assembled to form a nozzle (a diffuser) encloses a constant opening angle of approximately 10 'with its boundary walls extending from the inlet to the outlet end.