DE10000464A1 - Hybridschaltelement als Stoffstrom-Stellglied - Google Patents

Hybridschaltelement als Stoffstrom-Stellglied

Info

Publication number
DE10000464A1
DE10000464A1 DE10000464A DE10000464A DE10000464A1 DE 10000464 A1 DE10000464 A1 DE 10000464A1 DE 10000464 A DE10000464 A DE 10000464A DE 10000464 A DE10000464 A DE 10000464A DE 10000464 A1 DE10000464 A1 DE 10000464A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
flow
switching element
element according
hybrid switching
displacer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE10000464A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10000464B4 (de
Inventor
Marek Birke
Gerhard Elfinger
Wolfgang Hahnl
Juergen Klement
Andreas Mayr
Mark Olesen
Klaus Regenold
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Arvin Industries Deutschland GmbH
Original Assignee
Zeuna Starker GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zeuna Starker GmbH and Co KG filed Critical Zeuna Starker GmbH and Co KG
Priority to DE10000464A priority Critical patent/DE10000464B4/de
Priority to EP00985258A priority patent/EP1244867B1/de
Priority to DE50009679T priority patent/DE50009679D1/de
Priority to PCT/EP2000/013261 priority patent/WO2001051777A2/de
Publication of DE10000464A1 publication Critical patent/DE10000464A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10000464B4 publication Critical patent/DE10000464B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/08Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
    • F01N13/087Other arrangements or adaptations of exhaust conduits having valves upstream of silencing apparatus for by-passing at least part of exhaust directly to atmosphere
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N1/00Silencing apparatus characterised by method of silencing
    • F01N1/16Silencing apparatus characterised by method of silencing by using movable parts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15CFLUID-CIRCUIT ELEMENTS PREDOMINANTLY USED FOR COMPUTING OR CONTROL PURPOSES
    • F15C1/00Circuit elements having no moving parts
    • F15C1/08Boundary-layer devices, e.g. wall-attachment amplifiers coanda effect
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15CFLUID-CIRCUIT ELEMENTS PREDOMINANTLY USED FOR COMPUTING OR CONTROL PURPOSES
    • F15C3/00Circuit elements having moving parts
    • F15C3/002Circuit elements having moving parts using fluid droplets or similar deformable bodies
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2410/00By-passing, at least partially, exhaust from inlet to outlet of apparatus, to atmosphere or to other device

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)
  • Switches Operated By Changes In Physical Conditions (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

Ein Hybridschaltelement besteht aus einem Zuströmkanal (1), einer Coanda-Tulpe (5), mindestens zwei Auslaßkanälen (11, 12) und einem im Bereich der Coanda-Tulpe (5) angeordneten Verdrängerkörper (6). Dieser weist eine im Bereich des Ansatzes (4) der Coanda-Tulpe (5) an den Zuströmkanal (1) oder einen zylindrischen Kanalabschnitt (3) des Zuströmkanals (1) bewegbar angeordnete, ebene Anströmfläche (7), einen zylindrischen Mantel (8) und einen kugelförmigen Nachlauf (9) auf. Der zylindrische Mantel (8) ist im Erweiterungsabschnitt und der Nachlauf (9) ist im Endabschnitt der Coanda-Tulpe (5) angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft ein fluidisches Schaltelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie bezieht sich auf Auspuffvorrichtungen für Gase von Kraft- und Arbeitsmaschinen.
Die gesetzlichen Forderungen nach Lärmreduktion und Minderung von Schadstoffanteilen in den Abgasen von Verbrennungsmotoren führen zu immer komplexeren Abgasanlagen.
Es entstehen Abgasanlagen mit immer größeren Strömungswiderständen. Der steigende Energieaufwand muß vom Motor bereitgestellt werden. Gleichzeitig steigen auch die Kosten für diese Anlagen.
Dem stehen die Forderungen der Fahrzeughersteller nach Verminderung der Kosten, des Gewichts, des Kraftstoffverbrauchs und des Einbauraumes gegenüber.
Zur Lösung dieses Zielkonflikts werden zunehmend Mittel zur Steuerung und Lenkung der Abgase durch unterschiedliche Behandlungsvorrichtungen einge­ setzt.
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.
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.
Metallische Federwerkstoffe erreichen bei 700°C ihre Einsatzgrenze. Darüber hinaus können keramische Federn eingesetzt werden.
Die einzusetzenden Materialien werden mit steigenden Temperaturen immer teurer.
Der Vorteil dieser Lösungen besteht darin, daß die geometrischen Abmessungen denen der zu- und abführenden Rohrleitungen und der Gesamtanlage angemessen sind.
Mechanische Bauteile, bestehend aus Welle und Lager, erfordern immer ein definiertes Spiel, das bei kalter Anlage größer ist als im betriebswarmen Zustand. Diese Spalte führen zu folgenden Problemen:
  • - Zu große Spalte verursachen durch die radiale Bewegung zwischen Welle und Lager Klappergeräusche. Große Spalte setzen auch die Lebensdauer der Bauelemente herab.
  • - Undichtheiten infolge großer Lagerspalte oder zwischen Verschlußorgan und Gehäuse erzeugen Pfeifgeräusche.
  • - Zu kleine Spalte im Lager führen infolge Verschmutzung oder unterschiedlicher Wärmeausdehnung von Welle und Lager zu Verklemmungen, die die Öffnungs- und Schließbewegungen des Verschlußorgans behindern.
Die Behebung dieser Probleme führt zu aufwendigeren Lösungen.
Eine Alternative wären fluidisch wirkende Schaltelemente.
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 Schaftelemente, 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.
Das betrifft auch die Übertragung der in der Fluidik üblichen Geometrien auf rotationssymmetrische Strukturen, wie sie in DE 197 29 563 dargestellt wurden.
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 die größten Strömungsgeschwindigkeiten auf. Diese hohen Strömungsgeschwindigkeiten führen in Verbindung mit den beschriebenen Vorrichtungen und ihre Anordnung zu großen Strömungsverlusten im Schaltraum. Sie bewirken große Gegendrücke in der Abgasanlage.
Hohe Gegendrücke sind aber nicht erwünscht.
Außerdem sind diese Lösungen nicht sehr platzsparend.
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.
Auch diese Schaltelemente sind mit bis zu 1000 mm Baulänge, bei vergleichbaren Rohrabmessungen, für den Einsatz in PKW-Abgasanlagen zu groß.
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.
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.
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.
Eine Schaltung der Stoffströme in verschiedene Strömungsrichtungen ist hiermit nicht möglich.
Alle bisherigen Offenlegungen haben gezeigt, daß bei Verwendung einer ebenen Stauscheibe nur eine Strömung entlang der Coanda-Tulpe erzeugt werden kann.
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.
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.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schaltelement für Abgasanlagen zu entwickeln, das keine mittels Welle und Lager geführte Verschluß- bzw. Schaltelemente im Abgasstrom benötigt, keine dadurch bedingte Abdichtung nach außen erfordert, geringere Strömungsverluste produziert, stabile Schaltzustände ermöglicht, einen geringen mechanischen Fertigungsaufwand verursacht, annehmbare geometrische Abmessungen im Vergleich zur Gesamtanlage zuläßt und aus sich selbst heraus den Stoffstrom steuert, zusätzlich aber auch die Erweiterung auf einen bedarfsbedingten Fremdeingriff zuläßt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein fluidisches Schaltelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Das Hybridschaltelement besteht aus einem Zuströmkanal, einer Coanda-Tulpe, mindestens 2 Auslaßkanälen und einem Verdrängerkörper. Der Verdrängerkörper ist im Bereich der Coanda-Tulpe angeordnet.
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.
Erfindungsgemäß besteht der Verdrängerkörper aus einer ebenen Anströmfläche, einem zylindrischen Mantelabschnitt und einem kugelförmigen Nachlauf.
Die ebene Anströmfläche des Verdrängerkörpers ist im Bereich des Ansatzes der Coanda-Tulpe an den zylindrischen Abschnitt des Zuströmkanals bewegbar angeordnet.
Die Auslaßkanäle sind vorzugsweise konzentrisch angeordnet. Der äußere Auslaßkanal schließt stromabwärts unmittelbar an die Coanda-Tulpe an. Der innere Auslaßkanal befindet sich in einem Abstand hinter dem Verdrängerkörper. Beide Auslaßkanäle untergliedern sich in zwei Abschnitte. Der erste Abschnitt, der außen an die Coanda-Tulpe und innen in einem Abstand hinter dem Verdrängerkörper beginnend anschließt, kennzeichnet den jeweiligen Fangraum, der vorzugsweise mittels konzentrischer, konischer Kanalbereiche gebildet wird. Der jeweils zweite Abschnitt bildet den Anschluß an den jeweiligen Strömungsweg.
Die Wirkungsweise der Erfindung ist folgende:
Durch den Zuströmkanal fließt der ungeteilte Abgasstrom dem Hybridschaltelement zu.
In einer ersten Schaltposition befindet sich die ebene Anströmfläche in der Ebene die aus dem Ansatz der Coanda-Tulpe an den zylindrischen Kanalabschnitt gebildet wird. Die Strömung teilt sich, formt eine Ringströmung, die innen unmittelbar an der Kante, die die ebenen Anströmfläche mit dem zylindrischen Mantel bildet, ablöst, sich im äußeren Bereich an die Coanda-Tulpe anlegt und in den äußeren Auslaßkanal abgeleitet wird.
Im Nachlauf des Verdrängerkörpers entsteht eine Wirbelzone, die sich vom Nachlauf der ebenen Abströmfläche bis in den inneren Auslaßkanal erstrecken und den inneren Auslaßkanal strömungstechnisch verschließen.
In einer zweiten Schaltposition befindet sich die ebene Anströmfläche stromaufwärts im zylindrischen Kanalabschnitt des Zuströmkanals.
Die Strömung bildet unmittelbar hinter der Kante der ebenen Anströmfläche auf dem Umfang der zylindrischen Mantelfläche einen Ablösewirbel, doch die Strömung wird gezwungen, sich wieder an die Mantelfläche des Verdrängerkörpers anzulegen. Die Strömung richtet sich axial aus und löst nun im äußeren Bereich von der Coanda-Tulpe ab. Die Strömung wird nun vom Verdrängerkörper so geführt, daß sie sich auch im Nachlauf des Verdrängerkörpers anlegt und durch den inneren Auslaßkanal abgeleitet wird. Im Nachlauf der Coanda-Tulpe bildet sich ein umlaufender Ringwirbel, der den äußeren Auslaßkanal strömungstechnisch verschließt.
Die Schaltung der Strömung wird erfindungsgemäß durch folgende Vorgänge eingeleitet:
Die autonom wirkenden Lösungen:
Eine erste autonom wirkende Lösung nutzt das Gleichgewicht zwischen der Kraft des Staudrucks und einer Feder, die vorzugsweise im Inneren des Verdrängerkörpers angeordnet ist.
Bei geringem Abgasmassenstrom befindet sich die ebene Anströmfläche in einer ersten Schaltlage innerhalb des zylindrischen Kanalabschnitts. Die Strömung legt sich an die Mantelfläche des Verdrängerkörpers an und wird durch die erfindungsgemäße Form des Verdrängerkörpers dem innenliegenden Auslaßkanal zugeführt. Mit steigendem Abgasmassenstrom steigt der Staudruck auf die ebene Anströmfläche. Die Anströmfläche verschiebt sich bis der 2. Schaltpunkt im Ansatzbereich der Coanda-Tulpe erreicht ist. Die Strömung legt sich nicht mehr an die zylindrische Mantelfläche des Ver­ drängerkörpers, sondern an die Coanda-Tulpe an und gelangt durch den äußeren Auslaßkanal.
Eine weitere autonom wirkende Lösung nutzt die Wärmeausdehnung fester, flüssiger oder gasförmiger Mittel, die beispielsweise in inneren des Verdrängerkörpers zur Bewegung der ebenen Anströmfläche angeordnet sind.
Eine fremdgesteuerte Lösung verbindet erfindungsgemäß ein äußerer Druck- oder Unterdruckgeber mit dem Innenraum des Verdrängerkörpers. Durch die Wechselwirkung von Staudruck, Innendruck, Federelement und äußerem Druckgeber kann man die Anströmfläche je nach Wunsch posi­ tionieren. Auch die Verschiebung des vollständigen Verdrängerkörpers ist möglich.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung bestehen darin, daß sowohl autonom- als auch fremdgesteuerte Ausführungen möglich sind und die vielfältigen Einsatzbedingungen abgedeckt werden können.
Autonome Lösungen sind insbesondere für den Einsatz in semiaktiven Schalldämpfern von Interesse, wenn bei einem geringen Abgasmassenstrom ein erster Strömungsweg und bei höherem Abgasmassenstrom ein 2. Strö­ mungsweg oder beide Strömungswege zu bevorzugen sind.
Ausführungsbeispiel
Anhand von Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erklärt werden.
Fig. 1: Hybridschaltelement in Schaltzustand 1
Fig. 2: Hybridschaltelement in Schaltzustand 2.
Fig. 3 Hybridschaltelement mit geschlossenem Verdrängerkörper und zusätzlicher Verbindungsleitung zu einem externen Druckgeber
Die Fig. 1 und 2 zeigen das Hybridschaltelement, 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 zylindrischen Mantel 8, einem Nachlauf 9 und einer als Feder ausgebildeten Stelleinrichtung 10, die sich im Inneren des Verdrängerkörpers 6 abstützt.
In einer vorteilhaften Ausführung enthält der Zuströmkanal 1 eine konische Erweiterung 2 und einen weiteren zylindrischen Kanalabschnitt 3.
In Fig. 1 befindet sich die ebene Anströmfläche 7 im Bereich des Ansatzes 4 der Coanda-Tulpe 5 an den zylindrischen Kanalabschnitt 3.
In Fig. 2 ist die ebene Anströmfläche 7 in den zylindrischen Kanalabschnitt 3 verschoben.
In einem ersten Ausführungsbeispiel besteht die Schaltaufgabe darin, bei niedrigem Massendurchsatz das Abgas durch einen inneren Auslaßkanal 12 zu leiten. Bei großem Massenstrom soll das Abgas durch den Ringquerschnitt zwischen äußerem Auslaßkanal 11 und innerem Auslaßkanal 12 abgeleitet werden.
Die Feder als Stelleinrichtung 10 befindet sich in der Ausgangssituation bei niedrigem Abgasmassenstrom 20 in einem definierten Vorspannungszustand. Die ebene Anströmfläche 7 ist im zylindrischen Kanalabschnitt 3 positioniert. Der Abgasmassenstrom 20 teilt sich an der ebenen Anströmfläche 7, löst an der äußeren Kante 15 ab, bildet einen kleinen Ablösewirbel 16, der aber erlaubt, daß sich das Fluid wieder an die zylindrische Mantelfläche 8 des Verdrängerkörpers 6 anlegt.
An der Innenfläche der Coanda-Tulpe 5 löst der Abgasmassenstrom 20 ab und bildet ein umlaufendes Wirbelgebiet 17, das die Strömung stabilisiert und zum inneren Fangraum 14 bzw. zum inneren Auslaßkanal 12 führt. Mit steigendem Massendurchsatz erhöht sich der Staudruck auf die ebene Anströmfläche 7. Die ebene Anströmfläche 7 verschiebt sich axial in Strömungsrichtung. Im Schaltpunkt 2 befindet sich die ebene Anströmfläche 7 in Bereich des Ansatzes 4 der Coanda- Tulpe 5. Die Form der Strömung schlägt um und bildet sich jetzt gemäß Fig. 1 aus. Der Abgasmassenstrom 20 legt sich nicht mehr an die Mantelfläche 8 des Verdrängerkörpers 6 an. Es bilden sich hinter dem Nachlauf 9 ein großes Wirbelgebiet 18, das von der Kante 15 bis zum inneren Fangraum 14 reicht und den innenliegenden Auslaßkanal 12 strömungstechnisch verschließt.
Auf dem äußeren Umfang legt sich der Abgasmassenstrom 20 an die Coanda- Tulpe 5 an, bildet eine stabile Ringströmung 19, die über den äußeren Fangraum 13 und den äußeren Auslaßkanal 11 abgeleitet wird.
Ist gefordert, daß im Schaltpunkt 2 ein Teil des Abgases weiterhin durch den inneren Auslaßkanal 12 strömt, erweitert man den inneren Fangraum 14 so, daß ein Teil der Ringströmung 19 auch durch den inneren Auslaßkanal 12 abgeleitet wird.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel, Fig. 3, ist anstelle des Federelements 10 ein Wellrohrkompensator 22 zwischen Anströmfläche 7 und Mantelfläche 8 angeordnet.
Der komplette Verdrängerkörper 6 bildet einen geschlossenen Hohlkörper, der mit einem Fluid gefüllt ist. Die Wärmedehnung des eingeschlossenen Fluides führt bei Temperaturerhöhung zur Verschiebung der ebenen Anströmfläche 7. Je nach der Temperatur des Abgases, der Größe des Staudrucks auf die Anströmfläche 7 und der Federsteifigkeit des Wellrohrkompensators 22 lassen sich so weitere autonome Schaltkombinationen erzeugen.
Den Variationsmöglichkeiten zur Lageveränderung der Anströmfläche 7 sind keine Grenzen gesetzt.
Will man das System fremd ansteuern, verbindet man zusätzlich den druckdicht abgeschlossenen Verdrängerkörper 6 gemäß Fig. 3 über eine Verbindungsleitung 21 mit einem externen druckmittelbetriebenen Stellorgan 23. Die Lage der Anströmfläche 7 kann man so pneumatisch oder hydraulisch durch die Vergrößerung oder Verkleinerung des Innendrucks verändern.
Bezugszeichenliste
1
Zuströmkanal
2
konische Erweiterung
3
zylindrischer Kanalabschnitt
4
Ansatz
5
Coanda-Tulpe
6
Verdrängerkörper
7
ebene Anströmfläche
8
zylindrischer Mantel
9
Nachlauf
10
Stelleinrichtung
11
äußerer Auslaßkanal
12
innerer Auslaßkanal
13
äußerer Fangraum
14
innerer Fangraum
15
Kante
16
Ablösewirbel
17
Umlaufendes Wirbelgebiet
18
Wirbelgebiet
19
Ringströmung
20
Abgasmassenstrom
21
Verbindungsleitung
22
Wellrohrkompensator
23
druckmittelbetriebenes Stellorgan
24
Fluid

Claims (9)

1. Hybridschaltelement bestehend aus einem Zuströmkanal 1, einer Coanda-Tulpe 5, mindestens zwei Auslaßkanälen 11, 12, einem Verdrängerkörper 6 im Bereich der Coanda-Tulpe 5, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - der Verdrängerkörper 6 eine ebene Anströmfläche 7, einen zylindrischen Mantel 8 und einen kugelförmigen Nachlauf 9 aufweist,
  • - die ebene Anströmfläche 7 im Bereich des Ansatzes 4 des Coanda- Tulpe 5 an den Zuströmkanal 1 oder einen zylindrischen Kanalabschnitt 3 des Zuströmkanals 1 bewegbar angeordnet ist,
  • - der zylindrische Mantel 8 im Erweiterungsabschnitt und der Nachlauf 9 im Endabschnitt der Coanda-Tulpe 5 angeordnet ist.
2. Hybridschaltelement nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die ebene Anströmfläche 7 mit einer Stelleinrichtung 20 verbunden ist.
3. Hybridschaltelement nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Stelleinrichtung 20 als Feder oder Thermostat ausgebildet ist.
4. Hybridschaltelement nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen Anströmfläche 7 und zylindrischem Kanalabschnitt 3 ein Wellrohrkompensator 22 so angeordnet ist und der Verdrängerkörper 6 einschließlich Nachlauf 9 einen geschlossenen, dichten Hohlkörper bildet, der mit einem Fluid 24 gefüllt ist.
5. Hybridschaltelement nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß der geschlossene, dichte Verdrängerkörper 6 über eine Verbindungsleitung 21 mit einem druckmittelbetriebenen Stellorgan 22 verbunden ist.
6. Hybridschaltelement nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängerkörper 6 bewegbar angeordnet ist.
7. Hybridschaltelement nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßkanäle 11, 12 konzentrisch angeordnet sind und wahlweise mit jeweils einem konischen oder zylindrischen Fangraum 13, 14 versehen sind.
8. Hybridschaltelement nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Fangraum 13 radial nach außen versetzt an die Coanda- Tulpe 5 anschließt.
9. Hybridschaltelement nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der innere Auslaßkanal 12 mit einem Abstand stromabwärts hinter dem Verdrängerkörper angeordnet ist.
DE10000464A 2000-01-07 2000-01-07 Fluidisches Schaltelement Expired - Fee Related DE10000464B4 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10000464A DE10000464B4 (de) 2000-01-07 2000-01-07 Fluidisches Schaltelement
EP00985258A EP1244867B1 (de) 2000-01-07 2000-12-23 Strömungsschalter
DE50009679T DE50009679D1 (de) 2000-01-07 2000-12-23 Strömungsschalter
PCT/EP2000/013261 WO2001051777A2 (de) 2000-01-07 2000-12-23 Strömungsschalter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10000464A DE10000464B4 (de) 2000-01-07 2000-01-07 Fluidisches Schaltelement

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10000464A1 true DE10000464A1 (de) 2001-07-26
DE10000464B4 DE10000464B4 (de) 2004-02-05

Family

ID=7626949

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10000464A Expired - Fee Related DE10000464B4 (de) 2000-01-07 2000-01-07 Fluidisches Schaltelement
DE50009679T Expired - Fee Related DE50009679D1 (de) 2000-01-07 2000-12-23 Strömungsschalter

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE50009679T Expired - Fee Related DE50009679D1 (de) 2000-01-07 2000-12-23 Strömungsschalter

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP1244867B1 (de)
DE (2) DE10000464B4 (de)
WO (1) WO2001051777A2 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ306551B6 (cs) * 2012-05-25 2017-03-08 Ăšstav termomechaniky AV ÄŚR , v.v.i. Způsob dvourežimového řízení průtoku tekutin a zařízení pro provádění tohoto způsobu

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19709432A1 (de) * 1996-03-13 1997-10-30 Volkswagen Ag Vorrichtung zur Behandlung von Abgasen aus Brennkraftmaschinen

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3643693A (en) * 1969-09-08 1972-02-22 Raymond N Auger Multistable wake deflection amplifier
US5311329A (en) 1991-08-28 1994-05-10 Silicon Graphics, Inc. Digital filtering for lenticular printing
US5466298A (en) 1993-10-01 1995-11-14 James River Paper Company, Inc. Web cleaning method
US5801343A (en) 1993-11-09 1998-09-01 Futaba Industrial Co., Ltd. Muffler for internal combustion engine
US5435489A (en) 1994-01-13 1995-07-25 Bell Helicopter Textron Inc. Engine exhaust gas deflection system
US5614699A (en) 1994-05-09 1997-03-25 Nissan Motor Co., Ltd. Automobile exhaust noise suppressor
FR2724217B1 (fr) 1994-09-07 1996-10-25 Air Liquide Dispositif d'etalement d'une flamme par effet coanda et four comportant ce dispositif
EP0733785B1 (de) 1995-02-24 2003-07-16 Calsonic Kansei Corporation Schalldämpferkontrollgerät zur Verwendung in einem steuerbaren Abgassystem einer Brennkraftmaschine
US5758823A (en) 1995-06-12 1998-06-02 Georgia Tech Research Corporation Synthetic jet actuator and applications thereof
DE19540716C1 (de) 1995-11-02 1997-04-17 Gillet Heinrich Gmbh Schalldämpfer mit variabler Dämpfungscharakteristik
DE19729666C2 (de) 1996-07-20 2002-01-17 Gillet Heinrich Gmbh Schalldämpfer mit variabler Dämpfungscharakteristik
DE19637078A1 (de) 1996-09-12 1998-03-19 Pierburg Ag Elektromagnetisches Steuerventil für Abgasrückführung
DE19715939C1 (de) 1997-04-17 1998-12-03 Daimler Benz Ag Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine
DE19817340A1 (de) 1997-05-02 1998-11-05 Volkswagen Ag Verfahren zur Erwärmung der Kühlflüssigkeit bei einem Kraftfahrzeug und Abgasanlage
DE19729563A1 (de) 1997-07-10 1999-01-14 Volkswagen Ag Fluidisches Verteilerventil
JP3017964B2 (ja) 1997-09-12 2000-03-13 株式会社三五 消音器
DE19817391A1 (de) 1998-04-20 1999-10-21 Daimler Chrysler Ag Zündkerze für eine Brennkraftmaschine bzw. Sensorelement für Entflammungs- und Verbrennungsvorgang

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19709432A1 (de) * 1996-03-13 1997-10-30 Volkswagen Ag Vorrichtung zur Behandlung von Abgasen aus Brennkraftmaschinen

Also Published As

Publication number Publication date
DE50009679D1 (de) 2005-04-07
EP1244867A2 (de) 2002-10-02
WO2001051777A2 (de) 2001-07-19
EP1244867B1 (de) 2005-03-02
DE10000464B4 (de) 2004-02-05
WO2001051777A3 (de) 2001-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1589214B1 (de) Abgasrückführsystem für eine Verbrennungskraftmaschine
DE102005042679A1 (de) Bypassventil für Verbrennungskraftmaschinen
KR20010071444A (ko) 열 교환기
EP2236853A2 (de) Verstellbare Dämpfventileinrichtung
EP1789712B1 (de) Axial- und radialspiel sowie winkelausgleich tolerierende rohrverbindung
WO2019219732A1 (de) Rückschlagventil, insbesondere für einen kälte- oder wärmekreislauf
DE112014004164T5 (de) Expansionsventil
EP2623764B1 (de) Abgaswegeventil
DE10055381A1 (de) Lenkungsdämpfer für eine hydraulische Servolenkung
EP3705696B1 (de) Klappenvorrichtung für eine verbrennungskraftmaschine
DE10000464A1 (de) Hybridschaltelement als Stoffstrom-Stellglied
DE102012104396A1 (de) Kraftfahrzeugschalldämpfer
DE102015122379A1 (de) Ventilvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine
DE102012111464A1 (de) Bypassventil, insbesondere Zwei-Wege-Ventil für Abgasströme von Kraftfahrzeugen
DE10152414B4 (de) Hydraulikzylinder
EP1244868B1 (de) Fluidisches schaltelement
EP3436719B1 (de) Hydrolager
DE102020110181A1 (de) Vorrichtung zum Dämpfen von Druckpulsationen für einen Verdichter eines gasförmigen Fluids
DE19947938B4 (de) Schalldämpfer mit variabler Dämpfungscharakteristik
DE102019103913A1 (de) Thermostatventil
DE102008061673B4 (de) Anordnung zur fluidischen Verbindung eines Innengehäuses mit einem nach außen führenden Rohrstutzen
DE102013016420A1 (de) Absperrklappe
WO2003027507A1 (de) Hydraulikzylinder mit ventilen
DE102008052549A1 (de) Anschlusseinrichtung für einen inneren Wärmetauscher
DE102018217596B4 (de) Aufbaukonzept für Integration und Anströmung eines thermischen Aktors

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee