DE10000463A1

DE10000463A1 - Flow switching element; has Coanda tulip, at least two outlets and displacement body with even flow surface joined to casing, with separating edge defining area between casing and flow surface

Info

Publication number: DE10000463A1
Application number: DE2000100463
Authority: DE
Inventors: Marek Birke; Gerhard Elfinger; Wolfgang Hahnl; Juergen Klement; Andreas Mayr; Mark Olesen; Klaus Regenold
Original assignee: Zeuna Starker GmbH and Co KG
Current assignee: Arvin Industries Deutschland GmbH
Priority date: 2000-01-07
Filing date: 2000-01-07
Publication date: 2001-07-26
Also published as: EP1244868A2; WO2001051776A2; DE50011590D1; WO2001051776A3; EP1244868B1

Abstract

The switching element has a feed channel (1), a Coanda tulip (5), at least two outlets (11,12) and a displacement body (6). The displacement body is arranged in the area of the Coanda tulip and is provided with an essentially even flow surface (7). A casing (8) is joined to the flow surface in the direction of the flow. The transitional area between the flow surface and the casing is defined by a separating edge (15).

Description

Die Erfindung betrifft ein fluidisches Schaltelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie bezieht sich auf Auspuffvorrichtungen für Gase von Kraft- und Arbeitsmaschinen.The invention relates to a fluidic switching element according to the preamble of Claim 1. It relates to exhaust devices for gases from power and Working machines.

Die gesetzlichen Forderungen nach Lärmreduktion und Minderung von Schadstoffanteilen in den Abgasen von Verbrennungsmotoren führen zu immer komplexeren Abgasanlagen.The legal requirements for noise reduction and reduction of The proportion of pollutants in the exhaust gases of internal combustion engines always leads complex exhaust systems.

Es entstehen Abgasanlagen mit immer größeren Strömungswiderständen. Der steigende Energieaufwand muß vom Motor bereitgestellt werden. Gleichzeitig steigen auch die Kosten für diese Anlagen.Exhaust systems with ever increasing flow resistances are created. The increasing energy consumption must be provided by the engine. At the same time the costs for these systems also increase.

Dem stehen die Forderungen der Fahrzeughersteller nach Verminderung der Kosten, des Gewichts, des Kraftstoffverbrauchs und des Einbauraumes gegenüber.This meets the demands of vehicle manufacturers for reducing the Costs, weight, fuel consumption and installation space.

Zur Lösung dieses Zielkonflikts werden zunehmend Mittel zur Steuerung und Lenkung der Abgase durch unterschiedliche Behandlungsvorrichtungen einge setzt.In order to solve this conflict of goals, means for controlling and Control of the exhaust gases turned on by different treatment devices puts.

Die überwiegende Mehrheit der technischen Lösungen zur Stoffstromschaltung in Abgasanlagen betreffen mechanische Klappen und Ventile:
in Schalldämpfern: Sonderdruck MTZ Motortechnische Zeitschrift 53 (1992) Heft 7/8 8 S.; DE 197 29 666; EP 0902171; DE 694 13 493; US 5,821,474; US 5,801,343; US 5,744,762; US 5,739,483;
in Verbindung mit Abgaswärmetauschern: DE 198 17 391 A1; DE 197 15 939 C1; DE 198 17 340 A1;
zur Abgasrückführung: DE 196 37 078 A1.The vast majority of technical solutions for material flow switching in exhaust systems concern mechanical flaps and valves:
in silencers: special print MTZ Motortechnische Zeitschrift 53 ( 1992 ) issue 7/8 8 p .; DE 197 29 666; EP 0902171; DE 694 13 493; US 5,821,474; US 5,801,343; US 5,744,762; US 5,739,483;
in connection with exhaust gas heat exchangers: DE 198 17 391 A1; DE 197 15 939 C1; DE 198 17 340 A1;
for exhaust gas recirculation: DE 196 37 078 A1.

Bei Einsatz mechanischer Schaltelemente und Klappen treten folgende Probleme auf: Je näher das Schaltelement am Verbrennungsmotor angeordnet ist, um so höher sind die Temperaturen, die auf die Festigkeit der Bauteile einen erheblichen Einfluß haben. Es müssen z. B. hochwertigere Lagerwerkstoffe aus Keramik eingesetzt werden. Abgasanlagen unterliegen gleichzeitig hohen mechanischen Anforderungen. Es treten Schwingungen mit Belastung bis zu 50-facher Erdbeschleunigung auf, zusätzlich wirken Temperaturwechsel- insbesondere Thermoschockbeanspruchungen.The following problems occur when using mechanical switching elements and flaps on: The closer the switching element is to the combustion engine, the more the higher the temperatures, which have a considerable impact on the strength of the components Have influence. Z. B. higher quality ceramic bearing materials be used. Exhaust systems are also subject to high mechanical Conditions. Vibrations occur with a load of up to 50 times Acceleration due to gravity, in addition, temperature changes are particularly effective Thermal shock stress.

Metallische Federwerkstoffe erreichen bei 700°C ihre Einsatzgrenze.Metallic spring materials reach their application limits at 700 ° C.

Darüber hinaus können keramische Federn eingesetzt werden.Ceramic springs can also be used.

Die einzusetzenden Materialien werden mit steigenden Temperaturen immer teurer.The materials to be used become more and more expensive with increasing temperatures.

Der Vorteil dieser Lösungen besteht darin, daß die geometrischen Abmessungen denen der zu- und abführenden Rohrleitungen und der Gesamtanlage angemessen sind.The advantage of these solutions is that the geometric dimensions those of the supply and discharge pipelines and the entire system are appropriate.

Mechanische Bauteile, bestehend aus Welle und Lager, erfordern immer ein definiertes Spiel, das bei kalter Anlage größer ist als im betriebswarmen Zustand.Mechanical components consisting of shaft and bearing always require a Defined play, which is greater when the system is cold than when it is warm.

Diese Spalte führen zu folgenden Problemen:
This column leads to the following problems:

- Too large gaps caused by the radial Movement between shaft and bearing rattling noises. Large gaps also reduce the lifespan of the components.
- Leaks due to large bearing gaps or between Locking device and housing produce whistling noises.
- Gaps in the bearing that are too small lead to contamination or different thermal expansion of shaft and bearing too Deadlocks, the opening and closing movements of the Obstruct the closure organ.

Die Behebung dieser Probleme führt zu aufwendigeren Lösungen.Correcting these problems leads to more complex solutions.

Eine Alternative wären fluidisch wirkende Schaltelemente.An alternative would be fluidic switching elements.

Eine Zusammenfassung zum Fachgebiet fluidische Schaltelemente beschreibt A. W. Rechten, Fluidik, Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York 1976, 244 S. Will man die darin abgebildeten und vermaßten Haftstrahlelemente maßstabsgetreu auf Abgasanlagen übertragen, entstehen Schaltelemente, die in ihren Abmessungen wesentlich größer sind als die eigentlichen zu schaltenden Anlagenteile bzw. Behandlungsvorrichtungen. Damit sind diese Elemente in der dargestellten Form für den beabsichtigten Einsatz in Abgasanlagen unbrauchbar.A summary of the field of fluidic switching elements is described by AW Rechten, Fluidik, Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York 1976 , 244 S. If you want to transfer the dimensioned and dimensioned adhesive jet elements to exhaust systems, the result is switching elements that are significantly larger than their dimensions the actual system parts or treatment devices to be switched. These elements in the form shown are therefore unusable for the intended use in exhaust systems.

Das betrifft auch die Übertragung der in der Fluidik üblichen Geometrien auf rotationssymmetrische Strukturen, wie sie in DE 197 29 563 dargestellt wurden.This also applies to the transfer of the geometries customary in fluidics rotationally symmetrical structures as they were shown in DE 197 29 563.

Zur Aufrechterhaltung stabiler Schaltzustände wird eine Zirkulationsströmung benötigt, die in den bekannten technischen Lösungen durch eine konkave Prallfläche, DE 197 29 563, bzw. eine Ausnehmung im Keil zwischen den beiden Ausgängen, A. W. Rechten S. 92, erzeugt wird. Diese Ausnehmung bzw. konkave Ringfläche ist gegenüber dem engsten Strömungsquerschnitt angeordnet. Im engsten Strömungsquerschnitt treten aber die größten Strömungsgeschwindigkeiten auf. Diese hohen Strömungsgeschwindigkeiten führen in Verbindung mit den beschriebenen Vorrichtungen und ihre Anordnung zu großen Strömungsverlusten im Schaltraum.A circulating flow is used to maintain stable switching states needed in the known technical solutions by a concave Baffle surface, DE 197 29 563, or a recess in the wedge between the two Outputs, A. W. right p. 92, is generated. This recess or concave Annular surface is arranged opposite the narrowest flow cross section. in the narrowest flow cross-section occur the greatest flow velocities on. These high flow velocities lead in connection with the described devices and their arrangement for large flow losses in Control room.

Sie bewirken große Gegendrücke in der Abgasanlage.They cause large back pressures in the exhaust system.

Hohe Gegendrücke sind aber nicht erwünscht.High back pressures are not desirable.

Außerdem sind diese Lösungen nicht sehr platzsparend.In addition, these solutions are not very space-saving.

Auch TESAR V. "Großmaßstäbliche fluidische Ventile für die Durchflußsteuerung" messen - steuern - regeln, Bd. 26 (1983) 4 S. 189 ff sowie J. Loll und K. Thomas messen - steuern - regeln, Bd. 26 (1983) 4 S. 186 ff beschreiben fluidische Schaltelemente, die im Wesentlichen den Coanda-Effekt als Wandeffekt und den Wirbeleffekt nutzen.Also TESAR V. "Large-scale fluidic valves for flow control" measure - control - regulate, vol. 26 ( 1983 ) 4 p. 189 ff as well as J. Loll and K. Thomas measure - control - regulate, vol. 26 ( 1983 ) 4 Pp. 186 ff describe fluidic switching elements that essentially use the Coanda effect as a wall effect and the swirl effect.

Auch diese Schaltelemente sind mit bis zu 1000 mm Baulänge, bei vergleichbaren Rohrabmessungen, für den Einsatz in PKW-Abgasanlagen zu groß.These switching elements are up to 1000 mm long, with comparable ones Pipe dimensions, too large for use in car exhaust systems.

Der Coanda-Effekt als Haftströmung entlang gekrümmter Wände wird in zahlreichen weiteren Patenten genutzt: US 5,435,489; US 5,577,294; US 5,957,413; US 5,438,429; US 5,658,141. The Coanda effect is seen as an adhesive flow along curved walls used in numerous other patents: US 5,435,489; US 5,577,294; US 5,957,413; US 5,438,429; US 5,658,141.

Ein weiteres fluidisches Bauelement, das das Anhaften eines ringförmigen Strahles an die die Strömung umgebende feste Wandung nutzt, wird in DE 196 45 733 A1 beschrieben.Another fluidic component that adheres to an annular jet to the solid wall surrounding the flow is used in DE 196 45 733 A1 described.

Innerhalb einer Coanda-Tulpe ist eine ebene Stauscheibe als Verdrängerkörper angeordnet. Diese Vorrichtung dient zur Beschickung von Rundbecken mittels Abwasser. Die Coanda-Tulpe wird als eine an die Rohrleitung ansatzlos anschließende, trompetenförmige, symmetrische Aufweitung beschrieben, wobei die Stauscheibe konzentrisch innerhalb der Aufweitung angeordnet und längs der Symmetrieachse von Rohr und Tulpe verschiebbar ausgebildet ist. Die gewollte Wirkung besteht darin, die Strömungsgeschwindigkeit im Ringspalt zu verändern, um das Absetzverhalten an das jeweilige Absetzbecken anzupassen und zu maximieren. Die Coanda-Tulpe wird auch in US 5,628,903; US 5,591,348; und 5,423,986 für Absetzaufgaben verwendet.Inside a Coanda tulip is a flat baffle plate as a displacer arranged. This device is used to load round pools by means of Sewage. The Coanda tulip is attached to the pipeline as one subsequent, trumpet-shaped, symmetrical expansion described, the Baffle plate arranged concentrically within the widening and along the The axis of symmetry of the tube and tulip is designed to be displaceable. The wanted one The effect is to change the flow velocity in the annular gap adapt and maximize the settling behavior to the respective settling tank. The Coanda tulip is also described in US 5,628,903; US 5,591,348; and 5,423,986 for Settling tasks used.

Eine Schaltung der Stoffströme in verschiedene Strömungsrichtungen ist hiermit nicht möglich.A switching of the material flows in different flow directions is hereby not possible.

Alle bisherigen Offenlegungen haben gezeigt, daß bei Verwendung einer ebenen Stauscheibe nur eine Strömung entlang der Coanda-Tulpe erzeugt werden kann.All previous disclosures have shown that when using a flat baffle plate only creates a flow along the Coanda tulip can be.

Lösungen, die stabile Schaltungen in einem Haftstrahlelement erreichen, ordnen eine Ausnehmung oder eine konvexe Prallfläche genau gegenüber dem zwischen äußerem Kanalabschnitt und Verdrängerkörper freigegebenen Ringspalt an. Derartige Schaltelemente bauen sehr groß und erzeugt erhebliche Strömungsverluste.Solutions that achieve stable circuits in an adhesive beam element rank one Recess or a convex baffle just opposite the between outer channel section and displacer released annular gap. Such switching elements are very large and generate considerable Flow losses.

Die Steuerung erfolgt durch äußere Druckimpulse, die über Leitungen zu den Öffnungen im Verdrängerkörper bzw. im äußeren Kanalabschnitt geführt werden und auf die Strömung wirken.The control takes place by external pressure impulses, which lead to the Openings in the displacement body or in the outer channel section are performed and act on the current.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schaltelement für Abgasanlagen zu entwickeln, das keine bewegten mechanischen Teile im Abgasstrom benötigt, keine dadurch bedingten Spalte zwischen den bewegten und ruhenden Teile erfordert, keine zur Fremdansteuerung bewegbaren und abzudichtenden Durchführungen nach außen bedürfen, geringere Strömungsverluste produziert, bistabile Schaltzustände ermöglicht, einen geringen mechanischen Fertigungsaufwand verursacht und annehmbare geometrische Abmessungen im Vergleich zur Gesamtanlage zuläßt.The invention has for its object a switching element for exhaust systems to develop that requires no moving mechanical parts in the exhaust gas flow, no resulting gaps between the moving and stationary parts does not require any that can be moved and sealed for external control External bushings are required, lower flow losses are produced, bistable switching states enables a low mechanical Manufacturing effort caused and acceptable geometric dimensions in the Permits comparison to the overall system.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein fluidisches Schaltelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1.According to the invention, the object is achieved by a fluidic switching element with the features of claim 1.

Das fluidische Schaltelement besteht aus einem Zuströmkanal, einer Coanda-Tulpe, mindestens 2 Auslaßkanälen und einem Verdrängerkörper. Der Verdrängerkörper ist im Bereich der Coanda-Tulpe angeordnet.The fluidic switching element consists of an inflow channel, a Coanda tulip, at least 2 outlet channels and one displacer. The displacer is arranged in the area of the Coanda tulip.

Der Zuströmkanal ist entweder als einfaches zylindrisches Rohr oder mit einer zusätzlichen konischen Erweiterung mit anschließendem zylindrischen Kanalabschnitt ausgebildet. Die Coanda-Tulpe schließt an einen zylindrischen Bereich des Zuströmkanals an.The inflow channel is either a simple cylindrical tube or with a additional conical extension followed by a cylindrical one Channel section formed. The Coanda tulip connects to a cylindrical one Area of the inflow channel.

Erfindungsgemäß besteht der Verdrängerkörper aus einer ebenen Anströmfläche, einem zylindrischen Mantelabschnitt und einem kugelförmigen Nachlauf. According to the invention, the displacement body consists of a flat inflow surface, a cylindrical shell section and a spherical wake.

Der Verdrängerkörper ist erfindungsgemäß so dimensioniert und angeordnet, daß die ebene Anströmfläche im Bereich des Ansatzes der Coanda-Tulpe an den zylindrischen Kanalabschnitt angeordnet ist, der zylindrische Mantel sich im Erweiterungsbereich der Coanda-Tulpe befindet und der Nachlauf im Endbereich der Coanda-Tulpe bzw. sogar in den äußeren Auslaßkanal hineinragt.The displacement body is dimensioned and arranged according to the invention such that the flat inflow surface in the area of the approach of the Coanda tulip to the cylindrical channel section is arranged, the cylindrical jacket in Extension area of the Coanda tulip is located and the wake in the end area of the Coanda tulip or even protrudes into the outer outlet channel.

Die Auslaßkanäle sind vorzugsweise konzentrisch angeordnet und mit Fangräumen versehen, die in ihrem Strömungsquerschnitt größer als die eigentlichen Auslaßkanäle ausgebildet sind. Der äußere Auslaßkanal schließt unmittelbar an die Coanda-Tulpe an.The outlet channels are preferably arranged concentrically and with catch spaces provided that their flow cross-section is larger than the actual ones Outlet channels are formed. The outer outlet duct connects directly to the Coanda tulip on.

Der Verdrängerkörper ist mindestens teilweise als Hohlkörper ausgebildet und über eine Steuerleitung mit einem Ventil oder beliebigem druckmittelbetriebenen Stellorgan verbunden.The displacement body is at least partially designed as a hollow body and via a control line with a valve or any pressure medium operated Actuator connected.

Der Verdrängerkörper ist im Bereich der Mantelfläche im Bereich der Kante von Anströmfläche und Mantelfläche mit Öffnungen versehen.The displacer is in the area of the lateral surface in the area of the edge of Provide the inflow surface and the outer surface with openings.

Auch die Coanda-Tulpe ist auf ihrem Umfang mit Öffnungen versehen.The circumference of the Coanda tulip is also provided with openings.

In diesem Bereich wird die Coanda-Tulpe von einer Ringleitung umschlossen, die schließlich über eine weitere Steuerleitung mit einem äußeren Ventil oder druckmittelbetriebenen Stellorgan verbunden ist.In this area, the Coanda tulip is enclosed by a ring line, the finally via another control line with an external valve or pressure medium-operated actuator is connected.

Eigene Versuche haben bestätigt, daß es ausreicht, Öffnungen und Steuerleitungen entweder nur im Verdrängerkörper oder nur in der Coanda-Tulpe vorzusehen. Das hängt aber von der jeweiligen genauen Positionierung der Anströmfläche im Bereich des Ansatzes der Coanda-Tulpe an den zylindrischen Kanalabschnitt ab.Our own tests have confirmed that openings and control lines are sufficient to be provided either only in the displacement body or only in the Coanda tulip. But that depends on the exact positioning of the inflow surface in the Area of attachment of the Coanda tulip to the cylindrical channel section.

Die Wirkungsweise der Erfindung ist folgende:The operation of the invention is as follows:

Durch den Zuströmkanal fließt der ungeteilte Abgasmassenstrom. In einem ersten Schaltzustand ist das dem Verdrängerkörper zugeordnete Ventil geöffnet.The undivided exhaust gas mass flow flows through the inflow channel. In a first Switching state, the valve assigned to the displacement body is open.

Die Strömung wird an der ebenen Anströmfläche radial nach außen abgelenkt und bildet hinter der äußeren Kante einen Ablösewirbel. Dieser Wirbel wird daran gehindert, sich wieder an die zylindrische Mantelfläche des Verdränger körpers anzulegen. Das erfolgt dadurch, daß durch das geöffnete Ventil und schließlich über die Öffnungen im zylindrischen Mantel Fluid nachströmen kann. Die Abgasströmung legt sich an die Coanda-Tulpe an, bildet eine Ringströmung und wird so über den äußeren Auslaßkanal abgeleitet. Die mit der Coanda- Tulpe verbundene Steuerleitung ist dabei geschlossen.The flow is deflected radially outwards on the flat inflow surface and forms a release vortex behind the outer edge. This vortex will prevented from returning to the cylindrical surface of the displacer body. This is done in that through the open valve and finally, fluid can flow in through the openings in the cylindrical jacket. The exhaust gas flow attaches itself to the Coanda tulip, forming an annular flow and is thus discharged through the outer outlet channel. The one with the Coanda The control line connected to the tulip is closed.

In einer zweiten Schaltstellung werden die Steuerleitungen zum Verdränger körper verriegelt und die zur Coanda-Tulpe geöffnet.In a second switch position, the control lines become displacers body locked and opened to the Coanda tulip.

Die Strömung legt sich nun nach dem Umströmen der äußeren Kante der Anströmfläche wieder an die zylindrische Mantelfläche an.The flow now settles after flowing around the outer edge of the Inflow surface again on the cylindrical surface.

Im äußeren Bereich löst die Strömung von der Coanda-Tulpe ab, wird durch die erfindungsgemäße Form und die Anordnung des Verdrängerkörpers so geführt, daß sie durch den inneren Auslaßkanal abfließt. Im Bereich der Coanda-Tulpe bildet sich ein Ringwirbel.In the outer area, the current separates from the Coanda tulip, is through the shape of the invention and the arrangement of the displacer so performed that it flows through the inner outlet channel. Forms in the area of the Coanda tulip a ring vortex.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß im Abgasstrom keine bewegten Teile angeordnet sind, die zu Nebengeräuschen oder zum Verklemmen durch Fertigungsungenauigkeiten und Verschmutzung sowie zu Undichtheiten führen können.The advantage of the solution according to the invention is that in the exhaust gas stream no moving parts are arranged that lead to background noise or Jamming due to manufacturing inaccuracies and contamination as well as leaks being able to lead.

Embodiment

Anhand von Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erklärt werden.Based on drawings of an embodiment, the invention will be closer be explained.

Fig. 1 Fluidisches Schaltelement im Schaltzustand 1 Fig. 1 Fluidic switch element in the switching state 1

Fig. 2 Fluidisches Schaltelement im Schaltzustand 2 Fig. 2 Fluidic switch element in the switching state 2

Die Fig. 1 und 2 zeigen das fluidische Schaltelement, bestehend aus einem Zuströmkanal 1 mit konischer Erweiterung 2 und zylindrischem Kanalabschnitt 3, daran schließen die Coanda-Tulpe 5 und ein äußerer Auslaßkanal 11 mit Fangraum 13 an. Der inneren Auslaßkanal 12 mit Fangraum 14 befindet sich stromabwärts hinter dem Verdrängerkörper 6. Der Verdrängerkörper 6 besteht aus einer ebenen Anströmfläche 7 mit äußerer Kante 15, einem zylindrischem Mantel 8, einem Nachlauf 9. Figs. 1 and 2 show the fluidic switching element, consisting of an inflow channel 1 with a conical extension 2 and the cylindrical passage portion 3 and then connect the Coanda tulip 5 and an outer outlet channel 11 to catch space 13. The inner outlet duct 12 with the catch chamber 14 is located downstream behind the displacer 6 . The displacer body 6 consists of a flat inflow surface 7 with an outer edge 15 , a cylindrical jacket 8 , a wake 9 .

Auf dem Umfang der Coanda-Tulpe 5 sind Öffnungen 22 angeordnet, die über eine Ringleitung 10 mit einer Steuerleitung 23 verbunden sind.Openings 22 are arranged on the circumference of the Coanda tulip 5 and are connected to a control line 23 via a ring line 10 .

Der Verdrängerkörper 6 ist als Hohlkörper ausgebildet, der auf dem Umfang der Mantelfläche 8 mit Öffnungen 21 versehen ist und andererseits mit einer Steuerleitung 20 verbunden ist.The displacer body 6 is designed as a hollow body which is provided with openings 21 on the circumference of the outer surface 8 and on the other hand is connected to a control line 20 .

Der Abgasmassenstrom 24 tritt in das fluidische Schaltelement über die Zuströmleitung 1. Der Verdrängerkörper 6 erzwingt eine Ringströmung 19, die an der äußeren Kante 15 ablöst.The exhaust gas mass flow 24 enters the fluidic switching element via the inflow line 1 . The displacer 6 forces an annular flow 19 , which detaches at the outer edge 15 .

Ist die Steuerleitung 20 freigegeben, kann über die Öffnungen 21 Fluid nach strömen. Die Ringströmung 19 legt sich dadurch nicht an den zylindrischen Mantel 8 des Verdrängerkörpers 6 an. Es entsteht Wirbelgebiet 18, das den inneren Auslaßkanal 12 strömungstechnisch verschließt.If the control line 20 is released, fluid can flow in through the openings 21 . As a result, the ring flow 19 does not contact the cylindrical jacket 8 of the displacer 6 . Vortex area 18 is created , which closes the inner outlet channel 12 in terms of flow technology.

Die Ringströmung 19 legt sich im äußeren Bereich an die Coanda-Tulpe 5 an und gelangt über den Fangraum 13 in den äußeren Aus laßkanal 11.The annular flow 19 is in the outer area to the Coanda tulip 5 and passes through the catch chamber 13 in the outer lasskanal from 11th

In der zweiten Schaltstellung ist die Steuerleitung 23 zur Coanda-Tulpe 5 freigegeben und die Steuerleitung 20 zum Verdrängerkörper verschlossen. Über die Öffnungen 22 strömt Fluid nach und erzwingt eine Ablösung der Ringströmung 19 von der Coanda-Tulpe 5. Stromabwärts hinter der Coanda-Tulpe 5 bildet sich ein umlaufendes Wirbelgebiet 17, das den äußeren Ablaßkanal 11 strömungstechnisch verschließt.In the second switching position, the control line 23 to the Coanda tulip 5 is released and the control line 20 to the displacement body is closed. Fluid flows in through the openings 22 and forces the ring flow 19 to detach from the Coanda tulip 5 . Downstream behind the Coanda tulip 5 , a circumferential vortex region 17 is formed , which closes the outer drainage channel 11 in terms of flow technology.

Die Ringströmung 19 legt sich nach anfänglicher Bildung eines Ablösewirbels 16 unmittelbar hinter der Kante 15 wieder an die zylindrische Mantelfläche 8 des Verdrängerkörpers 6 an.After the initial formation of a detachment vortex 16, the ring flow 19 rests against the cylindrical lateral surface 8 of the displacer 6 immediately behind the edge 15 .

Die Strömung wird nun von Mantelfläche 8 und Nachlauf 9 im Zusammenspiel mit dem umlaufenden Wirbelgebiet 17 zum inneren Fangraum 13 bzw. dem inneren Auslaßkanal 12 geführt. The flow is now led from the outer surface 8 and the wake 9 in interaction with the circulating vortex region 17 to the inner collecting space 13 and the inner outlet channel 12 .

Das umlaufende Wirbelgebiet 17 und das Wirbelgebiet 18 übernehmen für die jeweilige Fließrichtung eine stabilisierende Funktion.The circulating vortex region 17 and the vortex region 18 assume a stabilizing function for the respective flow direction.

Versuche haben gezeigt, daß es möglich ist, bei definierter Anordnung des Verdrängerkörpers 6 im Bereich des Ansatzes 4 der Coanda-Tulpe 5, entweder nur mit der Steuerleitung 20, die mit den Öffnungen 21 im Verdrängerkörper 6 verbunden sind, oder nur mit der Steuerleitung 23, die an die Öffnungen 22 der Coanda-Tulpe 5 anschließen, die Strömung in Richtung des inneren Auslaßkanals 12 oder des äußeren Auslaßkanals 11 zu lenken. Erfindungsgemäß ist entscheidend ob die ebene Anströmfläche 7 innerhalb des zylindrischen Kanalabschnitts 7 oder im Bereich der Coanda-Tulpe 5 angeordnet ist.Experiments have shown that it is possible, with a defined arrangement of the displacer 6 in the area of the shoulder 4 of the Coanda tulip 5 , either only with the control line 20 , which are connected to the openings 21 in the displacer 6 , or only with the control line 23 which connect to the openings 22 of the Coanda tulip 5 to direct the flow in the direction of the inner outlet channel 12 or the outer outlet channel 11 . According to the invention, it is decisive whether the flat inflow surface 7 is arranged within the cylindrical channel section 7 or in the area of the Coanda tulip 5 .

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung im Vergleich zum bekannten Stand der Technik bestehen darin, daß die die Strömung stabilisierenden Wirbel nicht an fest im Schaltelement angeordnete Ausnehmungen oder konkave Ringflächen gebunden sind. Dadurch kann das Schaltelement wesentlich kleiner dimensioniert werden. Die Strömungsverluste fallen weitaus geringer aus.The advantages of the solution according to the invention compared to the known prior art Technique is that the vortex stabilizing the flow is not fixed recesses or concave ring surfaces arranged in the switching element are. As a result, the switching element can be dimensioned much smaller. The Flow losses are much lower.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung ist entweder eine oder sind beide Steuerleitungen 20, 23 mit der Umgebung verbunden. Der Vorteil dieser Lösung besteht darin, daß kühlere Umgebungsluft angesaugt wird und die äußeren Schaltelemente nicht den hohen Abgastemperaturen der Hauptströmung unterliegen und kein zusätzliches Steuermedium benötigt wird.In a further embodiment according to the invention, either one or both control lines 20 , 23 are connected to the environment. The advantage of this solution is that cooler ambient air is drawn in and the outer switching elements are not subject to the high exhaust gas temperatures of the main flow and no additional control medium is required.

Reference list

11

Zuströmkanal
Inflow channel

22

konische Erweiterung
conical extension

33rd

zylindrischer Kanalabschnitt
cylindrical channel section

44

Ansatz der Coanda-Tulpe
Approach of the Coanda tulip

55

Coanda-Tulpe
Coanda tulip

66

Verdrängerkörper
Displacement body

77

ebene Anströmfläche
flat inflow surface

88th

zylindrischer Mantel
cylindrical coat

99

Nachlauf
trailing

1010th

Ringleitung
Loop

1111

äußerer Auslaßkanal
outer outlet duct

1212th

innerer Auslaßkanal
inner outlet duct

1313

äußerer Fangraum
outer catch area

1414

innerer Fangraum
inner catch area

1515

Kante
Edge

1616

Ablösewirbel
Release vortex

1717th

Umlaufendes Wirbelgebiet
Circulating vortex area

1818th

Wirbelgebiet
Vortex area

1919th

Ringströmung
Ring flow

2020th

Steuerleitung
Control line

2121

Öffnungen
openings

2222

Öffnungen
openings

2323

Steuerleitung
Control line

2424th

Abgasmassenstrom
Exhaust mass flow

Claims

1. Fluidic switching element consisting of an inflow channel 1 , a Coanda tulip 5 , at least two outlet channels 11 , 12 , a displacer 6 in the area of the Coanda tulip 5 , characterized in that

the displacement body 6 has a flat inflow surface 7 , a cylindrical jacket 8 and a spherical wake 9 ,
the flat inflow surface 7 is arranged in the region of the attachment 4 of the Coanda tulip 5 to the inflow channel 1 or a cylindrical channel section 3 of the inflow channel 1 ,
the cylindrical jacket 8 is arranged in the extension section and the wake 9 in the end section of the Coanda tulip 5 and / or protrudes into one of the outlet channels 11 , 12 ,
the Coanda tulip 5 is provided with openings 22 , a ring line 10 and a control line 23 and / or the displacer 6 with openings 21 and control line 20 .

2. Fluidic switching element according to claim 1, characterized in that the Coanda tulip 5 is a circular arc contour in the sectional view preferably designed as a quarter-circular arc.

3. Fluidic switching element according to claim 1, characterized in that the outlet channels 11 , 12 are arranged concentrically and are optionally provided with a conical or cylindrical collecting space 13 , 14 , respectively.

4. Fluidic switching element according to claim 1, characterized in that the outer catch chamber 13 adjoins the Coanda tulip 5 offset radially outward.

5. Fluidic switching element according to claim 1, characterized in that the inner outlet channel 12 is arranged at a distance downstream behind the displacer 6 .

6. Fluidic switching element according to claim 1, characterized in that a conical extension 2 and a cylindrical channel section 3 is arranged between the inlet channel 1 and Coanda tulip 5 .