DE102006033214A1 - Turbulence generating device for gaseous medium i.e. air, has mantle with slot and/or serially arranged openings, where openings are arranged such that medium flowing through slot into body exhibits flow direction along inner mantle surface - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft die Erzeugung von gasförmigen Wirbeln und deren Sichtbarmachung.The The invention relates to the generation of gaseous vortices and their visualization.
Wirbelphänomene sind in der Natur und in der Technik weit verbreitet (Wind- und Wasserwirbel, Zyklon, Ranque-Hilsch-Rohr, usw.). Mit der Strömungstechnik wird versucht, ihren Charakter zu beschreiben. Es ist bereits möglich, laminare und turbulente Strömungen zu beschreiben, die Entstehung und Entwicklung von Wirbeln (z.B. Tornados, Wasserhosen) ist jedoch bis heute weitgehend unverstanden bzw. es existieren keine exakten physikalischen und mathematischen Modelle.Whirling phenomena are widespread in nature and in technology (wind and water vortex, cyclone, Ranque-Hilsch tube, etc.). With the flow technology is trying to describe her character. It is already possible, laminar and turbulent currents to describe the formation and development of vertebrae (e.g. Tornadoes, water pants), however, is still poorly understood or there are no exact physical and mathematical ones Models.
Die in der Natur vorhandenen Wirbel bleiben damit unbeeinflussbar und die in der Technik genutzten (z.B. Windhexe, Ranque-Hilsch-Rohr) entstanden in langwierigen empirischen Verbesserungsschritten und haben einen schlechten Wirkungsgrad. Praktische Versuche haben in den letzten Jahren Minitornados hervorgebracht. Das sind mit Spezialeffekten sichtbar gemachte Wirbel, die durch ihre Form und ihr Verhalten einen ästhetischen Genuss ergeben, also sehr schön und interessant aussehen. Außerdem lassen sich an ihnen Untersuchungen durchführen, um die Entstehung und Funktionsweise verstehen zu lernen. Sie sind jedoch nicht einfach herzustellen, sehr labil und die Geräte sind vergleichsweise teuer.The vortex existing in nature remain unaffected and so those used in the art (e.g., Windhexe, Ranque-Hilsch pipe) originated in lengthy empirical improvement steps and have a bad efficiency. Practical experiments have in Minitornados have been produced in recent years. These are special effects visualized eddies, by their shape and their behavior an aesthetic To give pleasure, so very nice and look interesting. Furthermore can be used to carry out investigations on the formation and Understand how it works. But they are not easy produce very unstable and the devices are relatively expensive.
Bekannt geworden ist eine Vorrichtung mit vorzugsweise 4 auf einer Grundplatte senkrecht und zueinander beabstandet angeordneten Rohren, die in die Rohre eingeblasene Luft aus auf der gesamten Länge angeordneten Öffnungen austreten lassen.Known has become a device with preferably 4 on a base plate vertically and spaced apart tubes, which in the tubes blown air from arranged on the entire length openings let escape.
Die ausströmende Luft wird dabei in eine zum, durch die Rohre aufgespannten fiktiven Raum tangential verlaufende Richtung gelenkt, so dass die den fiktiven Raum ausfüllende Luftsäule um ihre Achse dreht. Auf der Grundplatte zentrisch zur Luftsäule ist eine Rauchquelle angeordnet und oberhalb der Röhre ebenfalls zentrisch zur Luftsäule ein luftansaugender Ventilator. Die Rotationsbewegung der Luftsäule wird so durch eine dazu senkrecht verlaufende Bewegung infolge des Luftansaugens überlagert. Das Ergebnis ist eine schraubenlinienförmige Bewegung zumindest eines Teils der Luftsäule, die durch den dabei nach oben transportierten Rauch als Windhose sichtbar wird.The outflowing Air is thereby in a fictitious, spanned by the pipes Directed space tangential direction, so that the fictional Space filling air column turns around its axis. On the base plate centric to the air column arranged a source of smoke and also centrally above the tube air column an air-sucking fan. The rotational movement of the column of air is so superimposed by a perpendicular to this movement due to the air suction. The The result is a helical movement of at least one Part of the column of air, the through the transported upwards smoke as a wind trousers becomes visible.
Nachteilig bei dieser Ausführung ist neben dem Energieverbrauch die leichte Beeinflussbarkeit und die damit verbundene Auslenkung des Wirbels. Das kann durch Luftströmungen von der Seite her erfolgen, aber auch schon im Umfeld angeordnete Strömungshindernisse oder Wärmequellen führen zur ungewollten Beeinflussung des Wirbels. Hinzu kommt, dass als Rauch nur gesundheitsunschädliche Mittel einsetzbar sind, da ein Austritt in die umgebende Raumluft nicht verhinderbar ist. Das schränkt zweifellos das visuelle Potential sichtbargemachter Wirbel ein.adversely in this version is in addition to the energy consumption the easy influenceability and the associated deflection of the vortex. This can be done by air currents from the side, but also already arranged in the environment flow obstacles or heat sources lead to unwanted influence of the vortex. On top of that, as smoke only harmless to health Can be used medium, as an outlet into the surrounding room air is not preventable. That certainly limits the visual potential of visual eddies.
Aufgabe der Erfindung ist es somit, kostengünstig einen stabilen Wirbel herzustellen, der sichtbar gemacht sowohl für ästhetische Zwecke als auch für Untersuchungszwecke einsetzbar ist.task The invention thus provides a stable vortex at low cost made visible, both for aesthetic purposes and for examination purposes can be used.
Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1, vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.Is solved This object with the features of claim 1, advantageous embodiments Subject of the dependent claims.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung von Wirbeln in einem gasförmigen Medium sieht vor, dass sich das Medium in einem durch einen Mantel begrenzten in der Höhe gestreckt ausgebildeten Körper befindet, wobei der Mantel bezogen auf die Höhe mindestens einen Schlitz und/oder reihenförmig angeordnete Öffnungen aufweist, die so angeordnet sind, dass das durch den Schlitz oder die Öffnungen in den Körper einströmende gasförmige Medium eine entlang der inneren Mantelfläche in Umfangsrichtung verlaufende Strömungsrichtung aufweist und der Körper oben über eine Ausströmöffnung für das gasförmige Medium verfügt.The inventive device for generating vortices in a gaseous medium provides that the medium stretched in a limited by a coat in height trained body is located, wherein the jacket relative to the height of at least one slot and / or in rows arranged openings which are arranged so that through the slot or the openings in the body incoming gaseous Medium one extending along the inner circumferential surface in the circumferential direction flow direction and the body above over an outflow opening for the gaseous medium features.
Die Nutzung eines Mantels ist eine wesentliche Voraussetzung, um den Wirbel stabil zu halten. Er wird sozusagen vor äußeren Einflussfaktoren abgeschirmt. Dabei sind Mantelhöhen von 500-5000 mm im Experiment als geeignet nachgewiesen worden, wobei die Höhe dadurch nicht beschränkt sein soll.The Use of a coat is an essential requirement to the To keep the whirl stable. He is shielded, so to speak, from external factors of influence. These are jacket heights from 500-5000 mm has been proven suitable in the experiment, being the height not limited thereby should be.
Die innere Mantelfläche des Mantels sollte im wesentlichen rotationssymmetrisch bezogen auf die Höhenachse ausgebildet sein. Dabei sind bevorzugte geeignete Formen für die innere Mantelfläche: Zylinderform, Eiform, Fassform, Kegelform, Kegelstumpfform, Hyperboloidform, Paraboloidform oder eine Kombination daraus. Die erprobten Durchmesser bei einer zylindrischen Form lagen zwischen 100 und 2000 mm.The inner jacket surface of the jacket should be substantially rotationally symmetrical on the height axis be educated. Here are preferred suitable forms for the inner Lateral surface: cylindrical shape, Egg shape, barrel shape, conical shape, truncated cone shape, hyperboloid shape, paraboloid shape or a combination of them. The proven diameter at one cylindrical shape were between 100 and 2000 mm.
Der Körper ist bevorzugt unten geschlossen oder der Körper wird im unteren Bereich in einem Aufnahmebehälter angeordnet. So lassen sich z.B. sichtbare Gase erzeugende Stoffe in den Körper oder den Aufnahmebehälter einbringen.Of the body is preferably closed down or the body is at the bottom in a receptacle arranged. Thus, for example, visible gases producing substances in the body or the receptacle contribute.
Insbesondere wenn der Wirbel über einen längeren Zeitraum sichtbar gemacht werden soll, sieht eine bevorzugte Ausführung vor, dass unten im Körper oder im Aufnahmebehälter, vorzugsweise zentrisch, eine Austrittsöffnung für ein sichtbares Gas oder ein eingefärbtes und damit sichtbares Gas angeordnet ist.Especially when the vortex over a longer one Period is to be made visible, provides a preferred embodiment, that down in the body or in the receptacle, preferably centric, an outlet opening for a visible gas or a colored and visible gas is arranged.
Dem in einer Alternative vorgesehenen Schlitz kommt für die Wirbelbildung eine zentrale Bedeutung zu. Das einströmende Gas versetzt die Gassäule innerhalb des Körpers mindestens in eine um die Höhenachse drehende Bewegung.the slot provided in an alternative comes for vortex formation a central importance too. The incoming gas displaces the gas column inside of the body at least in one around the elevation axis rotating movement.
In einer bevorzugten Ausführung ist der Schlitz kanalförmig ausgebildet, innen und außen begrenzt durch einen Abschnitt des Mantels.In a preferred embodiment the slot is channel-shaped trained, inside and out bounded by a portion of the jacket.
Um eine gleichbleibende Schlitzbreite auf einfache Weise zu erzielen, ist die Mantelstärke S des Mantels im wesentlichen über die Höhe gleich.Around to achieve a consistent slit width in an easy way, is the shell thickness S of the shell substantially above the height equal.
Ferner ist bei einer Ausgestaltung vorgesehen, dass im Schlitz Abstandshalter angeordnet sind, mittels derer die Schlitzbreite b fixierbar und/oder verstellbar ist. Neben dieser Funktion können die Abstandshalter auch so ausgebildet sein, dass sie dem an ihnen vorbei in den Körper hinein strömenden gasförmigen Medium eine Strömungsrichtung in Umfangsrichtung der inneren Mantelfläche verleihen.Further is provided in an embodiment that in the slot spacers are arranged, by means of which the slot width b fixable and / or is adjustable. In addition to this feature, the spacers can also be trained so that they pass the past them in the body flowing gaseous medium a flow direction in the circumferential direction of the inner jacket surface.
Ferner können die Abstandshalter auch genutzt werden, um die Strömungsrichtung des durch den Schlitz in den Körper einströmenden gasförmigen Mediums entlang der inneren Mantelfläche in Umfangsrichtung beim Einströmen schräg nach oben auszurichten.Further can The spacers are also used to control the flow direction through the slit in the body incoming gaseous Medium along the inner circumferential surface in the circumferential direction pour in aslant to align upward.
In analoger Weise können die in der Alternative vorgesehenen Lufteintrittsöffnungen ausgebildet sein, in dem z.B. Luftleiteinrichtungen ein- und/oder ausgangsseitig angeordnet sind.In analogous way the air inlet openings provided in the alternative be formed, in the e.g. Air guiding devices on and / or output side are arranged.
Auch die Schlitzbreite oder die Größe der Öffnungen sind als Mittel für die Beeinflussung der Strömungsintensität und der Strömungsrichtung des in den Körper einströmenden gasförmigen Medium geeignet.Also the slot width or the size of the openings are as means for the influence on the flow intensity and the flow direction of the body incoming gaseous Medium suitable.
Ferner stellt die Schlitzlänge eine Variable dar. Der Schlitz kann in oberen Abschnitt geschlossen sein oder gar nicht ausgebildet sein. Ebenso kann im oberen Abschnitt bei der Öffnungsalternative auf Öffnungen verzichtet werden.Further represents the slot length a variable. The slot can be closed in the upper section be or not trained. Likewise, in the upper section at the opening alternative on openings be waived.
Auf diese Weise lässt sich bei entsprechender Körperhöhe auch die Schlotzugwirkung optimieren.On that way at the appropriate height also optimize the vent pull effect.
In einer weiteren Ausführung ist vorgesehen, dass der Mantel unten und/oder der Aufnahmebehälter am Umfang umlaufende verteilt Eintrittsöffnungen für ein gasförmiges Medium in den Körper aufweist. Auf diese Weise wird ein zusätzlicher Schlotzug erreicht, was die Ausbildung der schraubenförmigen Bewegung der im Körper befindlichen Gassäule verstärkt.In another embodiment is provided that the jacket below and / or the receptacle on Circumference circumferential distributed inlet openings for a gaseous medium in the body. On this way will be an extra Schlotzug achieved what the formation of the helical movement in the body located gas column strengthened.
Natürlich ist es auch möglich, dass der Körper oben eine Deckplatte aufweist, in der vorzugsweise zentrisch die Ausströmöffnung für das gasförmige Medium angeordnet ist. An oder in der Ausströmöffnung kann ein das im Körper befindliche gasförmige Medium ansaugender Ventilator angeordnet sein. Vorteilhafter ist es hingegen auf eine Energiezufuhr gänzlich zu verzichten und die Wirbelbildung ausschließlich durch die Art der einströmenden Luft zu steuern.of course is it also possible that the body has a top plate at the top, preferably in the centric the Outflow opening for the gaseous medium is arranged. At or in the outflow opening can be located in the body gaseous medium be arranged sucking fan. It is more advantageous, however to an energy intake throughout to renounce and vortex formation solely by the nature of the incoming air to control.
Das Material für den Mantel ist je nach Verwendungszweck wählbar. Er kann aus Metall, vorzugsweise Edelstahl, oder Glas oder Plastik, vorzugsweise Plexiglas oder verstärkte Folie gebildet sein. Natürlich sind auch Kombinationen möglich.The Material for the coat can be selected depending on the intended use. He can be made of metal, preferably stainless steel, or glass or plastic, preferably Plexiglas or reinforced Be formed film. Naturally are combinations possible.
Je nach Materialauswahl kann der Mantel voll oder in Teilflächen durchsichtig ausgebildet sein.ever After material selection, the coat can be transparent or fully transparent be educated.
Besondere ästhetische Effekte lassen sich erreichen, wenn der Körper von innen her beleuchtet ist. Die Vorrichtung erfüllt auf diese Weise auch eine Lampenfunktion.Special aesthetic Effects can be achieved when the body is illuminated from the inside. The device meets in this way also a lamp function.
Ein
Ausführungsbeispiel
der Vorrichtung ist in der Zeichnung dargestellt.
Bei
der vorgeschlagenen Vorrichtung zur Erzeugung von Wirbeln in einem
gasförmigen
Medium, befindet sich das Medium, vorzugsweise Luft, in einem durch
einen Mantel
Der
Körper
Im
Aufnahmebehälter
Die
Wirbelbildung des im Körper
Der
Schlitz
Zum
Fixieren der beiden Kanalwände
des Schlitzes
Die dargestellte Schlitzform allein gewährleistet, dass das einströmende gasförmige Medium eine entlang der inneren Mantelfläche in Umfangsrichtung verlaufende Strömungsrichtung aufweist.The shown slot shape alone ensures that the incoming gaseous medium a along the inner surface Having in the circumferential direction flow direction.
Eine
in die Höhe
gerichtete Bewegung wird durch die Schlotwirkung bei entsprechender
Höhe oder
durch einen ansaugenden Ventilator in der Ausströmöffnung
- 11
- Körper (zylinderförmig)Body (cylindrical)
- 22
- Mantelcoat
- 33
- Schlitzslot
- 44
- Ausströmöffnungoutflow
- 55
- Aufnahmebehälterreceptacle
- 66
- Austrittsöffnung eines NeblersOutlet opening of a fogger
- 77
- Deckplattecover plate
- 88th
- Höhenachseheight axis
- 99
- Abstandshalter des Schlitzesspacer of the slot
Claims (18)
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---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family
ID=38830628
Family Applications (1)
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