DE102018211636A1 - Vorrichtung zum Regeln des Dralls eines in einer Rohrleitung fließenden Fluids - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln des Dralls eines in einer Rohrleitung (1) fließenden Fluids (2). Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der die Anpassung des Dralls (2B) eines in einer Rohrleitung (1) fließenden Fluids (2) auch bei sich laufend änderndem Anfangsdrall (2B) auf die gewünschten Fließbedingungen in der Rohrleitung (1) möglich ist. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass an vorbestimmten Positionen der Rohrleitung (1) eine Drallmesseinrichtung (4) und eine Drallregeleinrichtung (6) vorgesehen sind und die Vorrichtung eine Auswerte- und Gebereinheit (5) aufweist, wobei bei Differenzen zwischen dem gemessenen tatsächlichen Drall (2B) und dem gewünschten Drall mittels der Auswerte- und Gebereinheit (5) ein Korrekturwert ermittelbar ist und die Drallregeleinrichtung (6) mit der Auswerte- und Gebereinheit (5) korrespondiert und mit der Drallregeleinrichtung (6) gemäß dem ermittelten Korrekturwert der vorhandene Drall (2B) an den vorbestimmten gewünschten Drall anpassbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln des Dralls eines in einer Rohrleitung fließenden Fluids.
  • Durch Rohrleitungen fließende Fluide weisen häufig einen Drall auf. Beispielsweise ist Luft, die durch einen Abgasturbolader verdichtet ist, durch die Rotation des Abgasturboladers in Drehung versetzt, weist also neben der translatorischen Bewegung auch einen Drall auf.
  • Da der Abgasturbolader seine Drehzahl mit der Menge und Strömungsgeschwindigkeit des Abgases ändert, ändern sich damit auch der Drall und damit die Strömungsverhältnisse der Ladeluft in der Ladeluftleitung.
  • Die Ladeluft muss zur Verbesserung des Wirkungsgrades meistens durch einen Ladeluft-Vorkühler gekühlt werden. Die zur Verfügung stehenden Ladeluft-Vorkühler setzen dabei bestimmte Strömungsverhältnisse, wie beispielsweise Druck und Drall der Ladeluft voraus. Da sich diese Verhältnisse, wie eingangs geschildert, jedoch mit den Betriebsparametern des Abgasturboladers ändern, ist ein optimaler Wirkungsgrad eines Vorkühlers nur in sehr begrenzten Betriebsbereichen erreichbar.
  • Da Ladeluftleitungen im Motorraum eines Kraftfahrzeugs den Einbauverhältnissen angepasst sein müssen, sind Biegungen im Verlauf der Ladeluftleitung nicht zu vermeiden. Derartige Biegungen können, je nach Biegeradius und Biegerichtung, unterschiedliche, von der Drallrichtung und dem Betrag des Dralls der Ladeluft abhängige Druckverluste erzeugen. Daher ist es auch in den Biegebereichen wünschenswert, den Teil der Ladeluft nicht nur zu kennen, sondern an die Geometrie der Ladeluftleitungen anzupassen.
  • Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen zum Messen oder auch zum Einstellen eines Dralls bereits bekannt. So offenbart die EP 0 764 833 A1 ein Verfahren, bei dem, genauer als mit herkömmlichen Rotor-Anemometern, der Drall in einer Rohrströmung mittels Druckdifferenzmessungen ermittelbar ist.
  • Auch Verfahren und Vorrichtungen zur Erzeugung von Drall in strömenden Medien sind an sich bereits bekannt. So offenbart das deutsche Gebrauchsmuster DE 1 489 593 U eine Drosseleinrichtung, die sich einer einstellbaren Vorrichtung zur Drallerzeugung bedient, um einem Luftstrom einen Drall zu erteilen.
  • In der DE 10 2014 105 166 B3 ist ein Drallerzeuger für einen Brenner offenbart, bei dem durch wählbares Verändern der Stellung eines Steuerblattes in Relation zu feststehenden Leitschaufeln ein wählbarer Drall erzeugbar ist.
  • Alle genannten Verfahren und Vorrichtungen sind jedoch darauf ausgerichtet, vorwählbare Drallbeträge oder Drallrichtungen zu erzeugen oder den Drall zu messen, um möglichst genaue Durchflussmessungen zu ermöglichen. Im laufenden Betrieb entstehende Änderungen des Dralls von Fluiden in Rohrleitungen sind jedoch bei den genannten Verfahren und Vorrichtungen nicht vorgesehen.
  • Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der die Anpassung des Dralls eines in einer Rohrleitung fließenden Fluids auch bei sich laufend änderndem Anfangsdrall auf die gewünschten Fließbedingungen in der Rohrleitung möglich ist.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass an vorbestimmten Positionen der Rohrleitung eine Drallmesseinrichtung und eine Drallregeleinrichtung vorgesehen sind und die Vorrichtung eine Auswerte- und Gebereinheit aufweist, wobei mit der Drallmesseinrichtung der vorhandene Drall messbar und an die Auswerte- und Gebereinheit übertragbar ist und in der Auswerte- und Gebereinheit mit einem der jeweiligen Position zugeordneten gewünschten Drall vergleichbar ist, wobei bei Differenzen zwischen dem gemessenen tatsächlichen Drall und dem gewünschten Drall mittels der Auswerte- und Gebereinheit ein Korrekturwert ermittelbar ist und die Drallregeleinrichtung mit der Auswerteeinheit korrespondiert und mit der Drallregeleinrichtung gemäß dem ermittelten Korrekturwert der vorhandene Drall an den vorbestimmten gewünschten Drall anpassbar ist.
  • Eine derartige Vorrichtung ist also in der Lage, bei sich änderndem Drall des Fluids eine Regelung vorzunehmen, mit der nahezu unabhängig vom Ausgangsdrall des Fluids ein vorbestimmter Sollwert eingehalten werden kann. So ist beispielsweise die Durchflusszeit des Fluids in Vorkühlern so anpassbar, dass die Kühlwirkung des Vorkühlers den Vorgaben entspricht.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Vorrichtung derart aufgebaut, dass in Fließrichtung des Fluids zunächst die Drallmesseinrichtung und nachfolgend die Drallregeleinrichtung angeordnet sind.
  • Diese Anordnung hat den Vorteil, dass der tatsächliche Drall frühzeitig erkannt werden kann und der vorgesehene Drall vor dem Eintritt in die jeweiligen Fließzonen der Rohrleitung bereits erreicht ist.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Vorrichtung derart aufgebaut, dass in Fließrichtung des Fluids zunächst die Drallregeleinrichtung und nachfolgend Drallmesseinrichtung angeordnet sind.
  • Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die Einhaltung des Solldralls besonders einfach zu überwachen ist.
  • Anhand der Zeichnung wird nachstehend ein Beispiel der Erfindung näher erläutert. Die 1 zeigt eine prinzipielle Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • Durch eine Rohrleitung 1, hier als Ladeluftleitung ausgebildet, fließt ein als Pfeil 2A dargestelltes, nicht näher ausgeführtes Fluid 2. Die Rohrleitung 1 weist einen Vorkühler 3 auf, durch den das Fluid 2 hindurchfließt. Das Fluid 2 weist einen Drall auf, der hier durch einen Rotationspfeil 2B symbolisiert ist.
  • In einer an sich bekannten Drallmesseinrichtung 4, hier nur symbolisch dargestellt und in Fließrichtung des Fluids 2 vor dem Vorkühler 3 angeordnet, ist der Drall 2B des Fluids 2 messbar, wobei durch die Messeinrichtung 4 ein hier nicht dargestelltes Messsignal erzeugbar ist, welches an eine elektronische Auswerte- und Gebereinheit 5 übertragbar ist.
  • In der Auswerte- und Gebereinheit 5 ist das Messsignal der Drallmesseinrichtung 4 mit einem vorgegebenen und in der Auswerte- und Gebereinheit 5 gespeicherten Sollwert vergleichbar, wobei durch die Auswerte- und Gebereinheit 5 gegebenenfalls Abweichungen zwischen dem tatsächlichen gemessenen Drall 2B und dem vorgegebenen Sollwert feststellbar sind. Tritt eine Abweichung auf, ist durch die Auswerte- und Gebereinheit 5 ein Korrekturwert generierbar, der an einen ebenfalls an sich bekannten Drallregler 6 übergebbar ist, welcher zwischen der Drallmesseinrichtung 4 und dem Vorkühler 3 angeordnet ist. Durch den Drallregler 6 ist der Drall 2B des Fluid 2 entsprechend dem Korrekturwert der Auswerte- und Gebereinheit 5 auf einen vorbestimmten Wert regelbar.
  • Auf diese Weise ist es möglich, den Drall 2B vor dem Vorkühler 3 derart zu regeln, dass nahezu unabhängig vom ursprünglichen Drall 2B dieser den vorbestimmten Wert annimmt, der für einen optimalen Wirkungsgrad des Vorkühlers 3 notwendig ist.
  • Bezugszeichenliste
  • (Teil der Beschreibung)
    • 1
    Rohrleitung
    2, 2A
    Fluid
    2B
    Drall des Fluids2
    3
    Vorkühler
    4
    Drallmesseinrichtung
    5
    Auswerte- und Gebereinheit
    6
    Drallregler
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 0764833 A1 [0006]
    • DE 1489593 U [0007]
    • DE 102014105166 B3 [0008]

Claims (3)

  1. Vorrichtung zum Regeln des Dralls (2B) eines in einer Rohrleitung (1) fließenden Fluids (2), dadurch gekennzeichnet, dass an vorbestimmten Positionen der Rohrleitung (1) eine Drallmesseinrichtung (4) und eine Drallregeleinrichtung (6) vorgesehen sind und die Vorrichtung eine Auswerte- und Gebereinheit (5) aufweist, wobei mit der Drallmesseinrichtung (4) der vorhandene Drall (2B) messbar und an die Auswerte- und Gebereinheit (5) übertragbar ist und in der Auswerte- und Gebereinheit (5) mit einem der jeweiligen Position zugeordneten gewünschten Drall vergleichbar ist, wobei bei Differenzen zwischen dem gemessenen tatsächlichen Drall (2B) und dem gewünschten Drall mittels der Auswerte- und Gebereinheit (5) ein Korrekturwert ermittelbar ist und die Drallregeleinrichtung (6) mit der Auswerte- und Gebereinheit (5) korrespondiert und mit der Drallregeleinrichtung (6) gemäß dem ermittelten Korrekturwert der vorhandene Drall (2B) an den vorbestimmten gewünschten Drall anpassbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung derart aufgebaut ist, dass in Fließrichtung des Fluids (2) zunächst die Drallmesseinrichtung (4) und nachfolgend die Drallregeleinrichtung (6) angeordnet sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung derart aufgebaut ist, dass in Fließrichtung des Fluids (2) zunächst die Drallregeleinrichtung (6) und nachfolgend die Drallmesseinrichtung (4) angeordnet sind.
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