DE102008044172A1 - Hydraulic unit e.g. turbine, for use in internal combustion engine, has channel pipe and gas supply unit attached to gas inlet, where discharging of gas e.g. exhaust gas, in fluid stream is carried out upstream to channel pipe - Google Patents
Hydraulic unit e.g. turbine, for use in internal combustion engine, has channel pipe and gas supply unit attached to gas inlet, where discharging of gas e.g. exhaust gas, in fluid stream is carried out upstream to channel pipe Download PDFInfo
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Abstract
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einem hydraulischen Aggregat nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The Invention is based on a hydraulic unit according to the preamble of claim 1.
Bei Hydraulikaggregaten dieser Art, wie Pumpen, Turbinen, Düsen, Strömungsblenden und dgl., die von einer Flüssigkeit oder Fluid, wie Wasser, Öl, Benzin, Diesel, Ethanol und dgl., durchströmt sind, ist in Zonen, in denen im Hydraulikaggregat ein Druckanstieg in der Fluidströmung erzeugt wird, eine Kavitationserosion zu beobachten, die je nach Art des strömenden Fluids mehr oder weniger langfristig zu Zerstörungen am Hydraulikaggregat und zu dessen Ausfall führt. Die Ursache dieser Kavitationsschäden ist die Implosion von innerhalb des durchströmenden Fluids sich bildenden Dampfblasen, die mit dem Fluid zu den Zonen des Druckanstiegs im Hydraulikaggregat gelangen. Die Dampfblasen bilden sich vornehmlich bei Druckabfall an Stellen, an denen die Strömungsgeschwindigkeit sehr hoch und damit der Strömungsdruck sehr niedrig ist. Sinkt der Strömungsdruck unter den Dampfdruck des Fluids, so verdampfen die hochvolatilen Anteile des Fluids und bilden kleine Dampfblasen im Fluid. Gelangen dann die Dampfblasen in die Zonen des Druckanstiegs implodieren sie, was zu enorm hohen Druckspitzen im Fluid führt, die die Wandungen des Hydraulikaggregats schädigen.at Hydraulic power units of this type, such as pumps, turbines, nozzles, Flow restrictors and the like., By a liquid or fluid, such as water, oil, gasoline, diesel, and ethanol Like., Are flowed through, is in zones where in the hydraulic unit a pressure increase in the fluid flow is generated, a cavitation erosion to observe the more depending on the type of flowing fluid or less long-term damage to the hydraulic unit and leads to its failure. The cause of this cavitation damage is the implosion of within the fluid flowing through forming vapor bubbles, with the fluid to the zones of pressure rise get in the hydraulic unit. The vapor bubbles are primarily formed at pressure drop in places where the flow velocity very high and thus the flow pressure is very low. If the flow pressure falls below the vapor pressure of the fluid, so evaporate the high volatile fractions of the fluid and form small Steam bubbles in the fluid. Then get the vapor bubbles in the zones As the pressure rises, they implode, causing enormously high pressure spikes in the fluid that carries the walls of the hydraulic unit damage.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Das erfindungsgemäße hydraulische Aggregat, wie Strömungsblende, Pumpe, Turbine, Düse und dgl., mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass durch das Einleiten von Gas in die Fluidströmung stromaufwärts der Zone mit Anstieg des Strömungsdrucks Kavitationsschäden im Hydraulikaggregat vermieden werden. Das in den Fluidstrom eingeleitete Gas nimmt die durch Unterdruck oder Temperaturanstieg in der Fluidströmungsstrecke sich bildende Dampfphase des Fluids auf, so dass keine gesonderten Dampfblasen mit reinem Fluiddampf entstehen. Dies ist darin begründet, dass in den Gasblasen der Partialdruck für den aufzunehmenden Fluiddampf niedriger liegt als der Fluiddruck, so dass bereits Fluiddampf in den Gasblasen gebunden ist, bevor ein Fluiddruck erreicht wird, der kleiner ist als der Dampfdruck des Fluids. Wenn diese Gasblasen in die Bereiche des ansteigenden Strömungsdrucks gelangen, rekondensiert dann zwar der Fluiddampf, doch bleiben die Gasblasen, aus denen der Fluiddampf auskondensiert, erhalten, wenn sie auch kleiner geworden sind. Eine Implosion der Gasblasen findet nicht statt und Kavitationsschäden bleiben aus.The hydraulic unit according to the invention, such as flow aperture, Pump, turbine, nozzle and the like., Having the features of the claim 1 has the advantage that by introducing gas into the fluid flow upstream of the zone with increase in flow pressure Cavitation damage in the hydraulic unit can be avoided. The introduced into the fluid flow gas decreases by the negative pressure or Temperature rise in the fluid flow path forming Vapor phase of the fluid, leaving no separate vapor bubbles arise with pure fluid vapor. This is due to that in the gas bubbles the partial pressure for the male Fluid vapor is lower than the fluid pressure, so that already fluid vapor is bound in the gas bubbles before a fluid pressure is reached, which is smaller than the vapor pressure of the fluid. If these bubbles of gas get into the areas of increasing flow pressure, the fluid vapor then recondenses, but the gas bubbles remain, from which the fluid vapor condenses, obtained, although smaller became. An implosion of the gas bubbles does not take place and Cavitation damage remains.
Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen hydraulischen Aggregats möglich.By the measures listed in the further claims are advantageous developments and improvements of the claim 1 specified hydraulic unit possible.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind zum Gaseinleiten in den Fluidstrom ein Gaseintritt und an dem Gaseintritt angeschlossene Mittel zum Zuführen des Gases vorgesehen. Im Gaseintritt sind vorzugsweise Poren oder durchmesserkleinere Öffnungen angeordnet, wodurch das zugeführte Gas viele kleine Gasblasen in der Fluidströmung bildet, in denen der Partialdruck zur Verdampfung von flüchtigen Komponenten aus dem Fluid deutlich niedriger liegt als der Strömungsdruck.According to one advantageous embodiment of the invention are for gas introduction in the fluid flow, a gas inlet and connected to the gas inlet Means provided for supplying the gas. In the gas inlet are preferably pores or smaller diameter openings arranged, whereby the supplied gas many small gas bubbles forms in the fluid flow, in which the partial pressure to Evaporation of volatile components from the fluid significantly lower than the flow pressure.
Zur Realisierung der Poren oder der durchmesserkleinen Öffnungen ist in dem Gaseintritt ein Einsatz aus gesintertem Metall oder Drahtgeflecht angeordnet.to Realization of the pores or the small diameter openings In the gas inlet a sintered metal or wire mesh insert is arranged.
Der Gaseintritt ist vorzugsweise im Hydraulikaggregat selbst angeordnet, kann aber auch in einer dem Hydraulikaggregat vorgeordneten Fluidströmungsstrecke angeordnet sein. Die Mittel für die Gaszuführung können alternativ zur Gaseinblasung oder Gaseinsaugung ausgebildet sein. Mittel zur Gaseinsaugung sind z. B. eine Saugstrahlpumpe oder ein im Fluidstrom angeordneter Zyklon, dessen Ansaugleitung mit dem Gaseintritt verbunden ist.Of the Gas inlet is preferably arranged in the hydraulic unit itself, but can also in a hydraulic unit upstream fluid flow path be arranged. The means for the gas supply can be used as an alternative to gas injection or gas suction be educated. Gas extraction means are z. B. a suction jet pump or a cyclone arranged in the fluid flow, its suction line connected to the gas inlet.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist stromabwärts der angesprochenen Druckanstiegszone ein Gasaustritt vorgesehen, über den das zugeführte Gas wieder aus der Fluidströmung ausgeschieden wird. Als Gas kann jedes beliebige, gasförmige Medium, wie z. B. Luft, Abgas einer Brennkraftmaschine, verwendet werden. Vorteilhaft wird ein Gas mit geringer Molokularmasse, z. B. Wasserstoff, eingesetzt. Anstelle von Einblasung oder Einsaugung von Wasserstoff kann bei Wasser enthaltendem Fluid stromaufwärts der Aggregatzonen Wasserstoffgas durch Elektrolyse erzeugt werden.According to one advantageous embodiment of the invention is downstream the mentioned pressure rise zone provided a gas outlet over the the supplied gas again from the fluid flow is excreted. As gas, any, gaseous Medium, such as. As air, exhaust gas of an internal combustion engine used become. Advantageously, a gas with a low molecular weight, z. As hydrogen used. Instead of insufflation or suction Hydrogen may be upstream of water-containing fluid The aggregate zones of hydrogen gas are generated by electrolysis.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:The The invention is based on embodiments shown in the drawings explained in more detail in the following description. In a schematic representation:
Ein
in
Um
diese Kavitationsschäden zu vermeiden, ist der Fluidströmung
stromaufwärts der kavitationsgefährdeten Zone
des Druckanstiegs, im Ausführungsbeispiel der
Im
Ausführungsbeispiel der
In
Zur
Vermeidung dieser Kavitationsschäden wird wiederum stromaufwärts
der Pumpenkammer Gas in den von der Förderpumpe angesaugten
Fluidstrom eingeleitet. Während bei dem Ausführungsbeispiel
der
Das
in
Zusätzlich
ist bei dem hydraulischen Aggregat gemäß
Anstelle
der Gaseinblasung oder Gaseinsaugung am Gaseintritt
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - DE 10229801 A1 [0017] - DE 10229801 A1 [0017]
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DE200810044172 DE102008044172A1 (en) | 2008-11-28 | 2008-11-28 | Hydraulic unit e.g. turbine, for use in internal combustion engine, has channel pipe and gas supply unit attached to gas inlet, where discharging of gas e.g. exhaust gas, in fluid stream is carried out upstream to channel pipe |
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- 2008-11-28 DE DE200810044172 patent/DE102008044172A1/en not_active Withdrawn
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
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