DE102007028141A1 - Air nozzle e.g. venturi nozzle, for use by aircraft, has tubular component divided into front section and rear section, and friction surfaces provided between sections rotatable relative to each other for production of frictional heat - Google Patents

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Abstract

The nozzle (2) has a tubular component exposing an air flow (4). The tubular component is divided into a front section (8) and a rear section (6) with respect to a direction of the air flow. One of the sections is rotatably supported and driven by the air flow to a relative rotation in relation to the other section. Friction surfaces are provided between the sections rotatable relative to each other for production of frictional heat. The section (8) is equipped with propeller-like blades (18), which are arranged at an outer circumference of the section (8).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luftdüse oder dergleichen, mit einem einer Luftströmung ausgesetzten, etwa rohrförmigen Bauteil.The The present invention relates to an air nozzle or the like, with a exposed to an air flow, approximately tubular Component.

Luftdüsen, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht, sind beispielsweise Staurohre und Venturidüsen zur Druckmessung einer Luftströmung, oder der Teil eines Kraftstoffvergasers, in welchem die Ansaugluft mit dem Kraftstoff zu einem "Luft-Kraftstoff-Nebel" vermischt wird.Air nozzles, on to which the present invention relates are, for example Pitot tubes and venturi nozzles for pressure measurement of an air flow, or the part of a fuel gasifier, in which the intake air with the fuel is mixed into an "air-fuel mist".

Je nach Druck, Temperatur und Feuchtigkeitsgehalt der Luft sowie deren Strömungsgeschwindigkeit kann in diesen Luftdüsen Vereisung auftreten, was bei den für die Druckmessung bestimmten Geräten zu fehlerhaften Messwerten und beim Vergaser dazu führen kann, dass das vom Vergaser versorgte Triebwerk nicht mehr regulierbar ist oder ganz ausfällt.ever according to pressure, temperature and moisture content of the air and their flow rate can in these air jets Icing occur, what with those intended for pressure measurement devices to erroneous readings and carburetor may cause that the engine powered by the carburettor can no longer be regulated is or completely fails.

Es ist bereits bekannt, Venturidüsen und insbesondere Staurohre elektrisch zu beheizen, um ein Vereisen zu verhindern. Die beispielsweise als "pitot-heat" bekannten Einrichtungen haben jedoch einen verhältnismäßig hohen Stromverbrauch, und ihre Installation ist aufwendig und teuer. Zur Vermeidung von Eisbildung im Vergaser wird diesem beispielsweise über eine Auspuffanlage geführte vorgewärmte Luft als Verbrennungsluft zugeführt. Auch derartige Luftvorwärmungseinrichtungen sind verhältnismäßig aufwendig und haben zudem den Nachteil, dass die Motorleistung bei Betätigung der Vergaservorwärmung spürbar abfällt.It is already known Venturi nozzles and in particular to electrically heat Pitot tubes for icing to prevent. However, the known as "pitot-heat" facilities have, however a relatively high Power consumption, and their installation is complicated and expensive. to Prevention of ice formation in the carburetor, for example, this over a Exhaust system led preheated Air supplied as combustion air. Also, such Luftvorwärmungseinrichtungen are relatively expensive and also have the disadvantage that the engine power noticeably drops when you press the carburetor.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Luftdüsen der gattungsgemäßen Art so weiterzubilden, dass eine Vereisung ohne den Einsatz von elektrischem Strom oder vorgewärmter Luft vermieden werden kann.It is the object of the present invention, air nozzles of generic type so educate that icing without the use of electrical Electricity or preheated Air can be avoided.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 beschriebenen Merkmale gelöst. Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass das die Luftdüse bildende rohrförmige Bauteil in einen mit Bezug auf die Strömungsrichtung vorderen und einen hinteren Abschnitt geteilt ist, wobei zumindest einer der Abschnitte drehbar gelagert und durch die Luftströmung selbst zu einer relativen Drehung gegenüber dem anderen Abschnitt antreibbar ist; zwischen den relativ zueinander drehbaren Abschnitten sind Reibflächen zur Erzeugung von Reibungswärme vorgesehen.These Task is inventively by the solved in claim 1 features. According to the invention it is provided that's the air nozzle forming tubular Component in a forward and with respect to the flow direction a rear portion is divided, wherein at least one of Sections rotatably supported and by the air flow itself to a relative rotation opposite the other section is drivable; between the relative to each other rotatable sections friction surfaces are provided for generating frictional heat.

Die Erfindung lässt grundsätzlich eine Bauform zu, bei der einer der Abschnitte in einer ersten Drehrichtung und der andere Abschnitt in der entgegengesetzten Drehrichtung drehangetrieben wird. Auf diese Weise lässt sich eine besonders hohe relative Drehgeschwindigkeit zwischen den beiden Abschnitten erzielen, so dass auch bei einer verhältnismäßig kleinen Reibfläche eine hohe Wärmeausbeute gegeben ist.The Invention leaves in principle a design in which one of the sections in a first direction of rotation and the other portion rotates in the opposite direction of rotation becomes. That way a particularly high relative rotational speed between the achieve both sections, so that even at a relatively small friction surface given a high heat yield is.

Eine konstruktiv besonders einfache Lösung ergibt sich dann, wenn gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung einer der Abschnitte drehfest angeordnet ist, während der andere Abschnitt über ein Reibungswärme erzeugendes Gleitlager drehbar an dem ersteren Abschnitt gelagert ist.A structurally particularly simple solution results then, if according to one preferred embodiment of the invention, one of the sections rotationally fixed is arranged while the other section about a frictional heat generating slide bearing rotatably mounted on the former portion is.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gleitlager konische Gleitlagerflächen hat. Durch eine derartige Ausgestaltung lässt sich in einfacher Weise durch eine axiale Verstellung der beiden Abschnitte zueinander die radiale Passung des Gleitlagers einstellen.According to one Another embodiment of the invention, it is provided that the sliding bearing conical sliding bearing surfaces Has. By such a configuration can be in a simple manner by an axial adjustment of the two sections to each other, the radial Adjust the fit of the plain bearing.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, die eine konstruktiv besonders einfache Lösung erlaubt, sieht vor, dass der durch die Luftströmung antreibbare Abschnitt selbst mit propellerartigen Flügeln ausgestattet ist und direkt von der Luftströmung angetrieben wird. Die propellerartigen Flügel sind vorzugsweise am Außenumfang des antreibbaren Abschnittes angeordnet.A Another embodiment of the invention, which is a structurally particular simple solution allowed, provides that the drivable by the air flow section even with propeller-like wings equipped and powered directly by the air flow. The propeller-like wings are preferably on the outer circumference arranged the drivable portion.

Vorzugsweise ist der bezüglich der Richtung der Luftströmung hintere Abschnitt drehfest angeordnet und der vordere Abschnitt drehantreibbar, wie anhand der Ausführungsbeispiele näher dargelegt wird.Preferably is the re the direction of the air flow rear section arranged rotationally fixed and the front section rotatably drivable, as set forth in more detail with reference to the embodiments becomes.

Bei einer als Venturidüse ausgebildeten Luftdüse liegt die größte Vereisungsgefahr im engsten Querschnitt, wo die Strömungsgeschwindigkeit am höchsten und der Druck am geringsten ist. In diesem Fall ist das Reibungswärme erzeugende Gleitlager im Bereich dieses engsten Querschnittes angeordnet, so dass diese Reibungswärme unmittelbar zur Verhinderung bzw. Beseitigung eines eventuellen Eisansatzes dienen kann. Außerdem ist vorgesehen, die Trennfuge zwischen den beiden Abschnitten im Bereich der größten Vereisungsgefahr anzuordnen, so dass ein eventueller Eisansatz durch mechanische Scherung infolge der relativen Drehung abgesprengt wird.at one as a Venturi nozzle trained air nozzle is the greatest risk of icing in the narrowest cross section, where the flow velocity is highest and the pressure is lowest. In this case, the frictional heat is generating Plain bearing arranged in the region of this narrowest cross-section, so that this frictional heat directly for the prevention or elimination of a possible Eisansatzes can serve. Furthermore is provided, the parting line between the two sections in the area the biggest risk of icing to arrange, so that a possible Eisansatz by mechanical Shear due to the relative rotation is blasted off.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:Several embodiments The invention are illustrated in the drawings and described in more detail below. Show it:

1 schematisch in einem Längsschnitt ein Venturirohr mit einem festen und einem drehbaren Abschnitt; 1 schematically in a longitudinal section a Venturi tube with a fixed and a rotatable section;

2 schematisch in einem Längsschnitt ein Staurohr mit einem festen Abschnitt und einem drehbaren Abschnitt; 2 schematically in a longitudinal section a pitot tube with a fixed portion and a rotatable portion;

3 ein Staurohr gemäß der 2 in einer Ansicht von vorne. 3 a pitot tube according to the 2 in a view from the front.

1 zeigt eine Luftdüse 2 in der Form einer Venturidüse, wie sie beispielsweise bei Luftfahrzeugen zur Geschwindigkeitsmessung oder zum Antrieb von pneumatisch angetriebenen Flugüberwachungsinstrumenten eingesetzt wurde. Venturidüsen bestehen aus zwei hintereinander angeordneten konischen Abschnitten, und zwar einem ersten, sich verengenden Abschnitt und einem zweiten, über einen engsten Querschnitt daran anschließenden, sich erweiternden Abschnitt. Die in die Luftdüse 2 eintretende Luft wird im ersten Abschnitt beschleunigt und erreicht im engsten Querschnitt ihre größte Geschwindigkeit und damit den kleinsten statischen Druck. Über eine in den engsten Querschnitt mündende Anschlussleitung kann ein Messgerät oder ein pneumatisch betriebenes Flugüberwachungsgerät angeschlossen werden. 1 shows an air nozzle 2 in the form of a venturi, such as those used in aircraft for speed measurement or to drive pneumatically powered flight control instruments. Venturi nozzles consist of two consecutively arranged conical sections, namely a first, narrowing section and a second, over a narrowest cross-section adjoining, widening section. The in the air nozzle 2 entering air is accelerated in the first section and reaches its highest speed in the narrowest cross section and thus the lowest static pressure. A measuring device or a pneumatically operated flight monitoring device can be connected via a connecting line opening into the narrowest cross section.

Die in 1 dargestellte Luftdüse 2 ist ein im wesentlichen rohrförmiges Bauteil, welches in einen bezüglich der Richtung einer Luftströmung 4 in einen drehfesten hinteren Abschnitt 6 und einen vorderen, relativ zum hinteren Abschnitt 6 drehbar gelagerten Abschnitt 8 geteilt ist. Der vordere Abschnitt 8 hat eine bezüglich der Strömungsrichtung sich konisch verengende Form, während der hintere Abschnitt 6 sich konisch erweitert. In dem Bereich, in dem der vordere Abschnitt 8 und der hintere Abschnitt 6 ineinander übergehen, bildet die Luftdüse 2 einen engsten Querschnitt 10, in welchem die Luftströmung 4 ihre höchste Strömungsgeschwindigkeit und ihren niedrigsten statischen Druck erreicht.In the 1 illustrated air nozzle 2 is a substantially tubular member, which in a respect to the direction of an air flow 4 in a non-rotatable rear section 6 and a front, relative to the rear section 6 rotatably mounted section 8th shared. The front section 8th has a conical narrowing shape with respect to the flow direction, while the rear portion 6 dilated conically. In the area where the front section 8th and the back section 6 merge into each other, forming the air nozzle 2 a narrowest cross section 10 in which the air flow 4 reached their highest flow rate and lowest static pressure.

Der im engsten Querschnitt 10 herrschende statische Druck kann über eine in den engsten Querschnitt mündende Anschlussleitung 12 abgenommen und über eine nicht dargestellte Verbindungslei tung zu einem Messgerät oder einem pneumatischen Flugüberwachungsgerät übertragen werden.The one in the narrowest cross section 10 prevailing static pressure can over a connecting line opening into the narrowest cross-section 12 removed and transmitted via a Verbindungslei not shown tion to a measuring device or a pneumatic flight monitoring device.

Wie die 1 erkennen lässt, ist der vordere Abschnitt 8 über ein Gleitlager 14 in einem Lagerstutzen 16 des hinteren Abschnittes 6 drehgelagert. Das Gleitlager 14 ist so ausgestaltet, dass es bei einer relativen Drehung des vorderen Abschnittes 8 gegenüber dem hinteren Abschnitt 6 Reibungswärme erzeugt. Diese Reibungswärme bewirkt, dass sich die Luftdüse 2 im Bereich des engsten Querschnittes, welcher besonders durch Vereisung gefährdet ist, erwärmt, so dass Vereisung vermieden wird. Außerdem ist die Trennfuge 38 zwischen den Abschnitten 6, 8 im Bereich der größten Vereisungsgefahr angeordnet, so dass ein eventueller Eisansatz durch mechanische Scherung abgesprengt wird.As the 1 is the front section 8th via a plain bearing 14 in a bearing neck 16 the rear section 6 rotatably mounted. The plain bearing 14 is designed so that it is at a relative rotation of the front section 8th opposite the rear section 6 Generates frictional heat. This frictional heat causes the air nozzle 2 in the area of the narrowest cross section, which is particularly at risk from icing, heated, so that icing is avoided. In addition, the parting line 38 between the sections 6 . 8th arranged in the area of greatest risk of icing, so that any ice formation is blasted off by mechanical shearing.

Der vordere Abschnitt 8 ist an seinem Außenumfang mit propellerartigen Flügeln 18 versehen, die der Luftströmung 4 ausgesetzt sind, und die bewirken, dass der vordere Abschnitt 8 drehangetrieben wird.The front section 8th is on its outer periphery with propeller-like wings 18 provided, the air flow 4 are exposed, and that cause the front section 8th is rotated.

2 zeigt eine Luftdüse 20, die als Staurohr ausgebildet ist. 2 shows an air nozzle 20 , which is designed as a pitot tube.

Staurohre ermöglichen die Messung des Gesamtdruckes, d. h. des dynamischen und statischen Druckes einer Luftströmung, und sie dienen insbesondere der Geschwindigkeitsmessung von Luftfahrzeugen. Die in das Staurohr eintretende Luftströmung 22 wird an der Rückwand 24 vollständig gestaut, so dass in diesem Bereich der sogenannte Gesamtdruck der Strömung herrscht. Dieser Gesamtdruck kann über eine Anschlussleitung 26 abgenommen und einem Messgerät zugeführt werden.Pitot tubes allow the measurement of the total pressure, ie the dynamic and static pressure of an air flow, and they serve in particular the speed measurement of aircraft. The airflow entering the pitot tube 22 will be on the back wall 24 completely stowed, so that in this area the so-called total pressure of the flow prevails. This total pressure can be via a connecting cable 26 be removed and fed to a meter.

Das in 2 dargestellte Staurohr ist wie im Beispiel der 1 in einen festen hinteren Abschnitt 28 und einen relativ dazu drehbar gelagerten vorderen Abschnitt 30 geteilt. Der vordere Abschnitt 30 ist über ein Gleitlager 32 in einem am hinteren Abschnitt 28 ausgebildeten Lagerstutzen 34 drehbar gelagert, wobei das Gleitlager wiederum so ausgebildet ist, dass es Reibungswärme erzeugt. Diese Reibungswärme dient wie im Beispiel der 1 dazu, die Wand des Staurohres zu erwärmen und damit Eisansatz zu verhindern.This in 2 illustrated pitot tube is as in the example of 1 in a fixed rear section 28 and a front portion rotatably supported relative thereto 30 divided. The front section 30 is about a plain bearing 32 in one at the back section 28 trained bearing neck 34 rotatably mounted, wherein the sliding bearing is again designed so that it generates frictional heat. This frictional heat serves as in the example of 1 to heat the wall of the pitot tube and thus prevent ice build-up.

An dem vorderen Abschnitt 30 sind wiederum propellerartige Flügel 36 angeordnet, die der Luftströmung ausgesetzt sind und den Drehantrieb des vorderen Abschnittes 30 bewirken.At the front section 30 are again propeller-like wings 36 arranged, which are exposed to the flow of air and the rotary drive of the front section 30 cause.

3 zeigt das Staurohr der 2 in einer Ansicht von vorne. Man erkennt insbesondere die Rückwand 24 mit der im Zentrum angeordneten Öffnung der Anschlussleitung 26, und ferner den vorderen Abschnitt 30 mit den daran ausgebildeten propellerartigen Flügeln 36. 3 shows the pitot tube of 2 in a view from the front. One recognizes in particular the back wall 24 with the opening in the center of the connecting cable 26 , and further the front portion 30 with the propeller-like wings formed thereon 36 ,

Wie bereits weiter vorne ausgeführt wurde, wird für die Gleitlager 14 bzw. 32 jeweils eine Materialpaarung verwendet, die bei ausreichender Verschleißfestigkeit möglichst viel Wärme erzeugt.As stated earlier, is for the bearings 14 respectively. 32 each used a combination of materials that generates as much heat with sufficient wear resistance.

Die Luftdüsen 2 bzw. 20 bestehen jeweils aus Materialien mit einer geringen Wärmekapazität und sind dünnwandig ausgeführt, damit die erzeugte Wärme schnell zu einer möglichst hohen Temperatur an der der Luftströmung 4 bzw. 22 ausgesetzten Oberfläche führt.The air nozzles 2 respectively. 20 each consist of materials with a low heat capacity and are thin-walled, so that the heat generated quickly to the highest possible temperature at the air flow 4 respectively. 22 exposed surface leads.

Die feststehenden Abschnitte 6 bzw. 28 einerseits und die drehbar gelagerten Abschnitte 8 bzw. 30 andererseits können ihrerseits wieder in Längsrichtung in zwei Sektionen aus unterschiedlichen Werkstoffen unterteilt sein, wobei die vordere Sektion des vorderen Abschnittes und die hintere Sektion des hinteren Abschnittes jeweils eine geringe Wärmeleitfähigkeit haben, so dass die von den Gleitlagern 14 bzw. 32 erzeugte Wärme auf die zentrale Zone konzentriert wird, in der die höchste Vereisungsgefahr besteht.The fixed sections 6 respectively. 28 on the one hand and the rotatably mounted sections 8th respectively. 30 On the other hand, they may in turn be subdivided longitudinally into two sections of different materials, the front section of the front section and the rear section Section of the rear section each have a low thermal conductivity, so that of the plain bearings 14 respectively. 32 generated heat is concentrated on the central zone, in which the highest risk of icing exists.

Claims (11)

Luftdüse oder dergleichen, umfassend ein einer Luftströmung ausgesetztes, im wesentliches rohrförmiges Bauteil, dadurch gekennzeichnet, dass das rohrförmige Bauteil in einen mit Bezug auf die Richtung der Luftströmung (4) vorderen Abschnitt (8) und einen hinteren Abschnitt (6) geteilt ist, und dass zumindest einer der Abschnitte (6, 8) drehbar gelagert und durch die Luftströmung (4) zu einer relativen Drehung gegenüber dem anderen Abschnitt antreibbar ist, und dass zwischen den relativ zueinander drehbaren Abschnitten (6, 8) Reibflächen zur Erzeugung von Reibungswärme vorgesehen sind.An air nozzle or the like comprising a substantially tubular member exposed to air flow, characterized in that the tubular member is oriented in relation to the direction of air flow ( 4 ) front section ( 8th ) and a rear section ( 6 ), and that at least one of the sections ( 6 . 8th ) and rotatable by the air flow ( 4 ) is drivable relative to the other portion to a relative rotation, and that between the relatively rotatable portions ( 6 . 8th ) Friction surfaces are provided for generating frictional heat. Luftdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einer (6) der Abschnitte drehfest angeordnet ist, und dass der andere Abschnitt (8) über ein Reibungswärme erzeugendes Gleitlager (14) drehbar an dem anderen Abschnitt (8) gelagert ist.Air nozzle according to claim 1, characterized in that a ( 6 ) of the sections is arranged rotationally fixed, and that the other section ( 8th ) via a frictional heat generating sliding bearing ( 14 ) rotatable on the other section ( 8th ) is stored. Luftdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitlager (14) konische Gleitlagerfläche hat.Air nozzle according to claim 2, characterized in that the sliding bearing ( 14 ) has conical sliding bearing surface. Luftdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Luftströmung (4) antreibbare Abschnitt (8) mit propellerartigen Flügeln (18) ausgestattet ist.Air nozzle according to one of claims 1 to 3, characterized in that by the air flow ( 4 ) drivable section ( 8th ) with propeller-like wings ( 18 ) Is provided. Luftdüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die propellerartigen Flügel (18) am Außenumfang des antreibbaren Abschnittes (8) angeordnet sind.Air nozzle according to claim 4, characterized in that the propeller-like wings ( 18 ) on the outer periphery of the drivable portion ( 8th ) are arranged. Luftdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der bezüglich der Richtung der Luftströmung (4) hintere Abschnitt (6) drehfest angeordnet und der vordere Abschnitt (8) drehantreibbar ist.Air nozzle according to one of claims 1 to 5, characterized in that with respect to the direction of the air flow ( 4 ) rear section ( 6 ) and the front section ( 8th ) is rotary drivable. Luftdüse nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die Luftdüse als Venturidüse mit einem engsten Querschnitt ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibungswärme erzeugende Gleitlager (14) im Bereich des engsten Querschnittes (10) angeordnet ist.Air nozzle according to one of claims 2 to 6, wherein the air nozzle is designed as Venturi nozzle with a narrowest cross-section, characterized in that the frictional heat generating sliding bearing ( 14 ) in the area of the narrowest cross-section ( 10 ) is arranged. Luftdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennfuge (38) zwischen den beiden Abschnitten (6, 8) im Bereich der größten Vereisungsgefahr angeordnet ist.Air nozzle according to one of claims 1 to 7, characterized in that the parting line ( 38 ) between the two sections ( 6 . 8th ) is arranged in the area of greatest risk of icing. Luftdüse nach einem der Ansprüche 2 bis 8, gekennzeichnet dass für das Gleitlager (14) zwischen dem drehfesten Abschnitt (6) und dem drehbaren Abschnitt (8) eine Materialpaarung verwendet wird, die bei hoher Verschleißfestigkeit einen großen Gleitreibungsbeiwert hat.Air nozzle according to one of claims 2 to 8, characterized in that for the sliding bearing ( 14 ) between the non-rotatable section ( 6 ) and the rotatable section ( 8th ) a material combination is used, which has a high coefficient of sliding friction with high wear resistance. Luftdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass diese aus einem Material mit geringer Wärmekapazität hergestellt und dünnwandig ausgeführt ist.air nozzle according to one of the claims 1 to 9, characterized in that they are made of a material with low heat capacity produced and thin-walled accomplished is. Luftdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der vordere Abschnitt (8) und der hintere Abschnitt (6) jeweils in Längsrichtung in zwei Sektionen aus unterschiedlichen Materialien geteilt sind, und dass die vordere Sektion des vorderen Abschnittes und die hintere Sektion des hinteren Abschnittes jeweils aus einem Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit bestehen.Air nozzle according to one of claims 1 to 10, characterized in that the front section ( 8th ) and the rear section ( 6 ) are each divided longitudinally into two sections of different materials, and that the front section of the front section and the rear section of the rear section each consist of a material with low thermal conductivity.
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