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Die Erfindung betrifft eine Strahlpumpe mit einem Einlaufkonus gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Bei einer solchen Strahlpumpe wird einem Einlaufkonus aus nur einer radialen Richtung - beispielsweise von oben, von unten, von rechts oder von links - ein Saugmedium zugeführt wird, wobei das Saugmedium über den Einlaufkonus zu einem Mischrohr geführt wird, in welchem das Saugmedium mit einem Treibmedium zusammengeführt wird. Mit einer radialen Richtung ist insoweit gemeint, dass sich die Zufuhr auf einen begrenzten Winkelbereich erstreckt, der üblicherweise kleiner als 180° ist. Insbesondere wird in solchen Fällen das Saugmedium in einem Saugmedium-Zuführabschnitt, beispielsweise innerhalb des Konus selbst um einen Winkel von mehr als 30°, meist mehr als 60° und häufig um 90° oder mehr umgelenkt. Eine solche Umlenkung kann auch vollständig oder teilweise in einen Saugmedium-Versorgungsabschnitt vorgesehen sein, unmittelbar vor oder in dem Übergangsbereich zu einem Saugmedium-Zuführabschnitt. Im Speziellen wird auf Strahlpumpen für eine Brennstoffzellenanwendung verwiesen, insbesondere für eine Brennstoffzellenanwendung, die zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges eingesetzt wird. Insoweit wird auch auf Brennstoffzellen mit mindestens einer solchen Strahlpumpe und auf Kraftfahrzeuge mit mindestens einer solchen Brennstoffzelle bzw. einer solchen Strahlpumpe verwiesen.
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Aus der
DE 11 2016 001 110 T5 sind ein Ejektor für eine Dampfkompressionskältekreislaufvorrichtung und ein Ejektorkältekreislauf bekannt. Der Ejektor ist nach Art einer Strahlpumpe ausgebildet und umfasst eine Düse, die ein Kältemittel ausstößt, einen Wirbelströmungserzeugungsabschnitt, der in dem in die Düse strömenden Kältemittel eine Wirbelströmung um eine Mittelachse der Düse herum erzeugt und einen Körper mit einer Kältemittelansaugöffnung, einem Druckerhöhungsabschnitt, einem Durchgangsausbildungselement und einer Betätigungsvorrichtung, die das Durchgangsausbildungselement bewegt. Dabei ist ein Düsendurchgang zwischen einer Innenumfangsoberfläche der Düse und einer Außenumfangsoberfläche des Durchgangsausbildungselements definiert, wobei der Düsendurchgang ein Kühlmitteldurchgang ist.
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Aus der
DE 10 2007 004 590 A1 ist eine Gasversorgungsanordnung in einer Brennstoffzellenvorrichtung bekannt, die eine Strahlpumpenanordnung zur Förderung eines Versorgungsgases mit Hilfe eines Treibgases aufweist. Die Strahlpumpenanordnung umfasst zwei parallel geschaltete, achsparallel zueinander angeordnete Strahlpumpen zur parallelen Förderung des Versorgungsgases, wobei eine Pumpe als Hauptpumpe und eine Pumpe als Nebenpumpe ausgelegt ist. Dabei ist die Austrittsöffnung der Treibdüse der Hauptpumpe größer ausgebildet als die Austrittsöffnung der Treibdüse der Nebenpumpe. Ebenso ist der Eintrittsströmungsquerschnitt der Druckdüse der Hauptpumpe größer als der Eintrittsströmungsquerschnitt der Druckdüse der Nebenpumpe. Die Einströmung des Versorgungsgases erfolgt über einen radial in eine Saugkammer führenden Eintrittsstutzen, wobei die Gestaltung des Eintrittsstutzens und der Saugkammer nicht im Detail beschrieben sind.
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Aus der
US 8,622,715 B1 ist eine als „jet pump“ bezeichnete Strahlpumpe zur Förderung eines Versorgungsgases mittels eines Treibgases bekannt, bei welcher ein Einlassstutzen für das Versorgungsgas radial angeordnet und unmittelbar hinter einer Druckdüse positioniert ist. Konstruktive Details des Einlassstutzens sind nicht beschrieben oder gezeigt.
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Problematisch an den aus dem Stand der Technik bekannten Strahlpumpen ist, insbesondere wenn ein Saugmedium über einen Einlaufkonus einseitig radial in Richtung eines Mischrohres zugeführt wird, dass es zu einer ungleichen Geschwindigkeits- und Massenstromverteilung des Saugmediums in dem Einlaufkonus vor dem Mischrohr kommt. Die mit ungleichen Geschwindigkeiten im Mischrohr zusammengeführten Massenströme führen zu Scherspannungen im Fluid-Gemisch bei der Zusammenführung im Mischrohr, welche nicht erwünschte Druckverluste (reduzierter Druckhub) zur Folge haben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Strahlpumpe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 zur Verfügung zu stellen, in deren Mischrohr die auftretenden Scherspannungen und damit verbundenen Druckverluste gering gehalten werden.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind in Verbindung mit den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Eine erfindungsgemäße Strahlpumpe weist ein Mischrohr und einen sich stromabwärts des Mischrohres anschließenden Diffusor auf. Dabei sind stromaufwärts des Mischrohres ein Saugmedium-Zuführabschnitt und ein Treibmedium-Zuführabschnitt vorgesehen, wobei stromaufwärts des Saugmedium-Zuführabschnitts ein Saugmedium-Versorgungsabschnitt vorgesehen ist und wobei der Saugmedium-Zuführabschnitt einen sich zumindest teilweise in Strömungsrichtung radial verjüngenden Einlaufkonus aufweist. Der Einlaufkonus schließt sich einseitig radial an den Saugmedium-Versorgungsabschnitt an. Dabei weist der Einlaufkonus in mindestens einem Strömungswegabschnitt des Saugmedium-Zuführabschnitts über den Umfang verteilt unterschiedlich große Strömungsquerschnitte auf, und/oder das Mischrohr weist zumindest in dem Einströmbereich eine über den Umfang verteilt nicht gleichmäßige Aufweitung in Bezug auf die Hauptachse des Treibmedium-Zuführabschnitts auf. Als Maß für den Strömungsquerschnitt ist im Zusammenhang mit einem Einlaufkonus, der einen ringförmigen Querschnitt aufweist, insbesondere das Radialmaß r zu verstehen. In Verbindung mit einem ringförmig ausgebildeten Einlaufkonus weist dieser über den Umfang verteilt dementsprechend unterschiedlich große Radialmaße auf. Vorzugsweise sind die Radialmaße bzw. der Verlauf des Strömungsquerschnitts über den Umfang verteilt so gewählt, dass die Spannweite der Strömungsgeschwindigkeiten des Saugmediums - im Vergleich zu einem Einlaufkonus mit über den Umfang verteilt gleich großen Strömungsquerschnitten - reduziert wird bzw. reduziert ist. So können die in dem Mischrohr auftretenden Scherspannungen in dem Fluid und damit verbundenen Druckverluste reduziert bzw. gering gehalten werden. Bevorzugt sind die Radialmaße so gewählt, dass die sich in dem Einlaufkonus über den gesamten Umfang verteilt ergebenden Strömungsgeschwindigkeiten eine maximale Abweichung von 10 Prozent untereinander aufweisen, weiter bevorzugt eine maximale Abweichung von 5 Prozent und besonders bevorzugt eine maximale Abweichung von 3 Prozent, 2 Prozent oder 1 Prozent.
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In einer praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Strahlpumpe ist der Strömungsquerschnitt und/oder die Aufweitung des Mischrohrs abhängig von der Länge des Strömungsweges von dem Saugmedium-Versorgungsabschnitt bis zum Mischrohr vorgegeben. Insbesondere wird diesbezüglich auf eine „je mehr desto weniger“-Zuordnung verwiesen, gemäß welcher der Strömungsquerschnitt und/oder die Aufweitung des Mischrohrs mit zunehmender Länge umso kleiner gewählt ist. Dies kann insbesondere stufenlos durch eine geeignete mathematische Funktion vorgegeben sein (beispielsweise antiproportional oder durch eine exponentielle Abnahmefunktion) oder auch in zwei oder mehr Stufen derart, dass für einen ersten Strömungsweg-Längenbereich ein erster Strömungsquerschnitt und für einen zweiten Strömungsweg-Längenbereich mit größerer Länge der Strömungsquerschnitt mit zunehmender Länge des Strömungsweges kleiner gewählt wird bzw. ist.
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Eine über den Umfang verteilt nicht gleichmäßige Aufweitung des Mischrohrs in Bezug auf die Hauptachse des Treibmedium-Zuführabschnitts kann insbesondere dadurch und/oder derart realisiert sein, dass das Mischrohr gegenüber der Hauptachse des Treibmedium-Zuführabschnitts am meisten dort aufgeweitet ist, wo der Strömungsweg des Saugmedium-Zuführabschnitts am kürzesten ist und das Mischrohr am geringsten oder überhaupt nicht aufgeweitet ist, wo der Strömungsweg des Saugmedium-Zuführabschnitts am längsten ist. Die Umfangsbereiche zwischen diesen Extremen sind vorzugsweise so gestaltet, dass sich eine möglichst gleichmäßige Aufweitung bzw. Verjüngung ergibt.
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Eine relative Aufweitung des Mischrohrs in einem bestimmten Umfangsabschnitt kann auch dadurch und/oder derart realisiert sein, dass das Mischrohr in radialer Richtung gegenüber der Hauptachse des Treibmedium-Zuführabschnitts verschoben und somit exzentrisch angeordnet ist. Dabei kann als Hauptachse des Treibmedium-Zuführabschnitts insbesondere die Mittelachse einer Nadel eines Nadelventils angesehen werden. In diesem Fall ist das Mischrohr, wenn die Aufweitung durch exzentrische Anordnung realisiert ist, gegenüber der Hauptachse des Treibmedium-Zuführabschnitts verschoben.
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In einer weiteren praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Strahlpumpe, die besonders geeignet erscheint, weist der Strömungsquerschnitt an einer Minimal-Umfangsposition oder an einem sich über einen Winkelbereich erstreckenden Minimal-Umfangsabschnitt einen Minimum-Strömungsquerschnitt auf. Dabei ist der Strömungsquerschnitt ausgehend von der Minimal-Umfangsposition oder dem Minimal-Umfangsabschnitt beidseitig in Umfangsrichtung anwachsend ausgebildet. In diesem Fall ergibt sich bei einer ringförmigen Geometrie des Einlaufkonus auf der der Minimal-Umfangsposition oder dem Minimal-Umfangsabschnitt gegenüberliegenden Seite ein entsprechendes Maximum. Das Maximum kann entweder der gleichen Kategorie angehören, z.B. einer Minimal-Umfangsposition ist eine Maximal-Umfangsposition gegenüberliegend angeordnet, oder es können sich ein Maximum und ein Minimum unterschiedlicher Kategorien gegenüberliegen, z.B. einer Minimal-Umfangsposition ist eine Maximal-Umfangsabschnitt gegenüberliegend angeordnet.
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Wie schon erwähnt, ist der Strömungsquerschnitt vorzugsweise beidseitig in Umfangsrichtung kontinuierlich oder stufenartig anwachsend ausgebildet. Eine kontinuierlich anwachsende Ausbildung ist aus herstellungstechnischen oder strömungstechnischen Gründen bevorzugt.
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In einer weiteren praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Strahlpumpe ist der Strömungsquerschnitt über den Umfang verteilt mindestens über einen Teil der Länge des Saugmedium-Zuführabschnitts unterschiedlich groß ausgebildet. Damit ist gemeint, dass die unterschiedlich große Ausbildung der Strömungsquerschnitte über den Umfang vorzugsweise nicht nur an einer Stelle des Strömungsweges durch den Saugmedium-Zuführabschnitt (und somit punktuell) ausgebildet ist, beispielsweise durch ein Einsatzelement mit einer geringen, sich in Strömungsrichtung erstreckenden Länge. Dies ist zwar prinzipiell auch von der Erfindung mit umfasst, ist aber strömungstechnisch nicht optimal. Bevorzugt erstreckt sich die unterschiedlich große Ausbildung des Strömungsquerschnitts über den Umfang verteilt über einen ausgedehnten oder sogar möglichst großen Längenabschnitt des Saugmedium-Zuführabschnitts, insbesondere über mindestens 25 Prozent, weiter bevorzugt mindestens 50 Prozent und weiter bevorzugt mindestens 75 Prozent, 80 Prozent oder 90 Prozent. Die Ausbildung von über den Umfang verteilt unterschiedlich großen Strömungsquerschnitten eignet sich insbesondere in einem Bereich, in welchem keine oder nur geringe Strömungsumlenkungen vorgesehen sind, insbesondere in einem im Wesentlichen linear ausgebildeten trichterartig ausgebildeten Abschnitt. Herstellungstechnisch geeignet ist die Ausbildung von über den Umfang verteilt unterschiedlich großen Strömungsquerschnitten Eintritts- oder Austrittseitig des Einlaufkonus besonders geeignet, insbesondere wenn diese ausschließlich oder zumindest teilweise durch Nachbearbeitung erzeugt werden sollen. Nur beispielhaft wird insoweit auf den Einsatz eines Fräswerkzeuges verwiesen, das von außen in einen Einlaufkonus eingefahren wird, um die Strömungsquerschnitte über den Umfang verteilt unterschiedlich groß zu gestalten.
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Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Strahlpumpen deren Einlaufkonus einen das Mischrohr zumindest über einen Teil dessen sich in Hauptströmungsrichtung erstreckender Länge vollständig umschließend ringförmig ausgebildeten Teilabschnitt aufweist. Eine solche Gestaltung eignet sich vor allem in Verbindung mit Strahlpumpen, die aus dem Stand der Technik bekannt sind und ein Nadelventil als Stellglied aufweisen.
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Ebenfalls in Verbindung mit den vorstehend aus dem Stand der Technik bekannten Strahlpumpen mit Nadelventil, aber auch unabhängig davon, ist es bevorzugt, wenn der Einlaufkonus einen sich in Strömungsrichtung radial verjüngenden Teilabschnitt aufweist. Mit radial verjüngend ist in diesem Zusammenhang gemeint, dass der Einlaufkonus trichterförmig ausgebildet ist, und sich sowohl der äußere Umfang als auch der innere Umfang des Einlaufkonus in Strömungsrichtung verringern. Diese Anordnung ermöglicht es insbesondere, ein Saugmedium außenseitig einem Mischrohr zuzuführen, wo das Saugmedium und ein Treibmedium derart zusammengeführt werden, dass das Treibmedium das Saugmedium ringförmig umschließt.
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Dementsprechend ist in einer weiter bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stahlpumpe der Einlaufkonus derart ausgebildet und angeordnet, dass das Saugmedium dem Treibmedium dort, wo die beiden Medien zusammengeführt werden, ringförmig umschließend zugeführt wird.
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Unabhängig von der vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann eine trichterartige Ausbildung des Einlaufkonus aber auch für eine umgekehrte Gestaltung genutzt werden, gemäß welcher das Treibmedium das Saugmedium umschließend angeordnet ist.
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Die Erfindung hat sich insbesondere in Zusammenhang mit solchen Strahlpumpen bewährt, in deren Einlaufkonus eine Strömungsumlenkung um mehr als 90 Grad ausgebildet ist. Derartige Umlenkungen sind insbesondere bei einseitig radialer Zuführung eine Saugmediums über einen Saugmedium-Versorgungsabschnitt erforderlich, vor allem dann, wenn bauraumbedingt der Saugmedium-Versorgungsabschnitt in axialer Richtung betrachtet mindestens teilweise überlappend zu einem Mischrohr angeordnet ist.
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Die Erfindung wurde insbesondere gemacht in Verbindung mit Strahlpumpen, die dazu ausgebildet sind, das Gemisch aus Saugmedium und Treibmedium mit Strömungsgeschwindigkeiten von mindestens 500 m/s durch das Mischrohr zu bewegen. Insbesondere wird auf Strahlpumpen verwiesen, die mit Strömungsgeschwindigkeiten von mindestens als 1.000 m/s, weiter bevorzugt mindestens 1.250 m/s und besonders bevorzugt Strömungsgeschwindigkeiten von mindestens 1.500 m/s, 1.750 m/s oder sogar in der Größenordnung von etwa 2.000 m/s. Bei diesen Strömungsgeschwindigkeiten machen sich die mit der Erfindung bewirkten reduzierten Scherspannungen im Fluid besonders deutlich und positiv bemerkbar.
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Weitere praktische Ausführungsformen der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine isometrische Darstellung einer erfindungsgemäßen Strahlpumpe,
- 2 eine schematische Darstellung eines Längsschnitts durch die erfindungsrelevanten Strömungsabschnitte der Strahlpumpe aus 1,
- 3 eine Schnittdarstellung durch den Einlaufkonus der Strahlpumpe aus den 1 und 2 gemäß den Schnittlinien A-A in 2,
- 4 den Verlauf des Radialmaßes r in Abhängigkeit des Winkels α im Bereich des Schnittes A-A in dem Einlaufkonus der Strahlpumpe,
- 5 den Verlauf des Radialmaßes r in Abhängigkeit des Winkels α im Bereich eines Schnittes analog zu dem Schnitt A-A in dem Einlaufkonus einer ersten alternativen Ausführungsform einer Strahlpumpe und
- 6 den Verlauf des Radialmaßes r in Abhängigkeit des Winkels α im Bereich eines Schnittes analog zu dem Schnitt A-A in dem Einlaufkonus einer zweiten alternativen Ausführungsform einer Strahlpumpe.
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Die 1 und 2 zeigen eine isometrische Darstellung (1) und eine Längsschnittdarstellung nur durch die erfindungsrelevanten Elemente einer Strahlpumpe 10.
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In 1 ist die Strahlpumpe 10 mit mehreren miteinander verbundenen Gehäuseelementen, 30a, 30b, 30c, 30d, 30e gezeigt. In dem oberseitigen Gehäuseelement 30d ist ein Saugmedium-Versorgungsabschnitt 12 ausgebildet, über welchen ein Saugmedium in Richtung der Pfeile S bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Strahlpumpe 10 zugeführt wird. In dem Gehäuseelement 30b ist ein Treibmedium-Versorgungsabschnitt 14 ausgebildet, über welchen ein Treibmedium gemäß den Pfeilen T bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Strahlpumpe 10 zugeführt wird.
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Als Treibmedium wir einer solchen Strahlpumpe 10 in einer Brennstoffzellenanwendung üblicherweise reiner Wasserstoff (H2) aus einem Tank mit hohem Druck zugeführt.
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Als Saugmedium wird einer solchen Stahlpumpe 10 üblicherweise das Anodenabgas der Brennstoffzelle zugeführt, welches ein Wasserstoff-Stickstoff-Gemisch (H2N2) ist.
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Aus 2, welche auch innerhalb der Gehäuseelemente 30a-30e angeordnete oder ausgebildete, erfindungswesentliche Elemente in einem schematischen Längsschnitt zeigt, ist ersichtlich, dass das Saugmedium von dem Saugmedium-Versorgungsabschnitt 12 in einen kreisringförmigen Saugmedium-Zuführabschnitt 16 strömt, welcher in der gezeigten Ausführungsform über den gesamten Umfang eine konstante, gleichbleibende radiale Weite aufweist.
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Der kreisringförmige Saugmedium-Zuführabschnitt 16 erstreckt sich ringförmig um ein Mischrohr 20. Stromabwärts des Mischrohres 20 schließt sich ein Diffusor 22 an. In dem Diffusor 22 wird das von dem Mischrohr 20 aus einströmende Fluid verzögert, und kinetische Energie (hohe Geschwindigkeit bis zu 2.000 m/s) wird in potentielle Energie (statischer Druckanstieg) umgewandelt. Um Ablösungen des Fluides im Diffusor und damit einhergehende Strömungsverluste so niedrig wie möglich zu halten, wird für die Querschnittsöffnung (d.h. die Aufweitung des Querschnitts) vorzugsweise ein sehr moderater und sanfter Verlauf gewählt. Dadurch ergibt sich für den Diffusor 22 in der Praxis häufig ein großer Bauraumbedarf, insbesondere eine große Länge von meist mehr als 200 mm, mehr als 400 mm oder sogar mehr als 600 mm oder mehr als 1.000 mm.
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Der kreisringförmige Saugmedium-Zuführabschnitt 16 und das Mischrohr 20 sind über einen sich in Strömungsrichtung radial verjüngenden Teilabschnitt 24 strömungsleitend verbunden. Der sich radial verjüngende Teilabschnitt 24 schließt sich stromabwärts des ersten Teils des Einlaufkonus 18 an und bildet einen zweiten Teil des Einlaufkonus 18.
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Wie aus den 1 und 2 gut erkennbar ist, ist der kreisringförmige Saugmedium-Zuführabschnitt 16 nur radial einseitig - hier von oben - mit dem Saugmedium-Versorgungsabschnitt 12 verbunden. Das Saugmedium verteilt sich dann in dem kreisringförmigen Saugmedium-Zuführabschnitt 16 und strömt in Richtung der in 2 eingezeichneten Pfeile I überwiegend nach links. Anschließend wird das Saugmedium in dem sich radial verjüngenden Teilabschnitt 24 um mehr als 90° umgelenkt und strömt dann in Richtung der in 2 eingezeichneten Pfeile II überwiegend nach rechts.
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Ein Treibmedium, wie z.B. Wasserstoff, wird über den Treibmedium-Versorgungsabschnitt 14 zu dem in 2 dargestellten Treibmedium-Zuführabschnitt 26 geführt. Diese führt das Treibmedium - hier ebenfalls kreisringförmig und sich in Strömungsrichtung radial verjüngend in Richtung der Pfeile III zu einem Mündungsbereich 28, wo Treibmedium und Saugmedium in dem Mischrohr 20 zusammengeführt werden. Der Treibmedium-Zuführabschnitt 26 kann auch als Treibdüse bezeichnet werden. Über diesen strömt das Treibmedium mit hoher Geschwindigkeit in das Mischrohr 20 und erzeugt dort einen Unterdruck. Dadurch wird das Saugmedium angesaugt. Durch Impulsübertragung zwischen Treibmedium und Saugmedium wird das Saugmedium beschleunigt und mitgerissen.
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Wie in den 3 und 4 dargestellt, ist die radiale Weite des Treibmedium-Zuführabschnitts 26 im Bereich des Schnittes A-A über den gesamten Umfang konstant. In dem sich in Strömungsrichtung radial verjüngenden Teilabschnitt 24 des Einlaufkonus 18 hingegen ist im Bereich des Schnittes A-A unterseitig eine minimale radiale Weite rmin ausgebildet, wohingegen auf der gegenüberliegenden Seite (oberseitig) eine maximale radiale Weite rmax ausgebildet ist. Von rmin bis rmax ist die radiale Weite in beiden Richtungen in Umfangsrichtung jeweils linear ansteigend ausgebildet. Dadurch wird die Geschwindigkeit in dem oberen Bereich, in welchem der Strömungsweg von dem Saugmedium-Versorgungsabschnitt 12 bis zum Mischrohr 20 am kürzesten ist, reduziert und die Geschwindigkeit in dem unteren Abschnitt wird umso mehr erhöht, je länger der Strömungsweg von dem Saugmedium-Versorgungsabschnitt 12 bis zum Mischrohr 20 ist. Die Auslegung ist dabei so gewählt, dass die über den Umfang unterschiedlich großen Strömungsgeschwindigkeiten, welche sich bei einem Einlaufkonus gemäß Stand der Technik mit über den Umfang gleich großem Querschnitt ausbilden, weitestgehend aneinander angeglichen werden. Dadurch wird die Spannweite der Strömungsgeschwindigkeiten in dem Mündungsbereich 28 reduziert, wodurch Scherspannungen und damit verbunden Druckverlust vermieden werden.
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In 3 ist auch erkennbar, dass die Variation der radialen Weite durch vertikale „Verschiebung“ der außenseitigen Wand des Einlaufkonus 24 (nach oben) erzeugt ist.
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In den 5 und 6 sind zwei alternative Verläufe der radialen Weite in Abhängigkeit von dem Winkel α analog zu der Darstellung in 4 dargestellt.
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Dabei zeigt 5 eine Ausführungsform, bei welcher sich die radiale Weite stufenartig zwischen rmin und rmax verändert.
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6 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher die radiale Weite von rmin zu rmax einen ansteigenden Verlauf aufweist.
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In 2 ist mit der gestrichelten Linie 32 noch eine alternative Ausführungsform dargestellt, bei welcher der endseitige Abschnitt des Einlaufkonus 18 und das Mischrohr 20 oberseitig vergrößert sind, um so in dem jeweils oberseitigen Abschnitt einen größeren Massenstrom bei sonst gleicher Geschwindigkeit des Saugmediums aufnehmen zu können. In dieser Ausführungsform kann das Mischrohr auch zylindrisch gestaltet sein, wobei die in Strömungsrichtung orientierte Mittelachse des Mischrohrs gegenüber der Mittelachse 36 der angedeuteten Nadel 34 radial nach oben verschoben ist. Eine solche Gestaltung des Mischrohrs 20 kann alternativ oder in Ergänzung zu über den Umfang verteilt unterschiedlichen Strömungsquerschnitten in dem Einlaufkonus vorgesehen sein, um in dem Mischrohr 20 eine möglichst gleichmäßige Geschwindigkeitsverteilung zu erzielen und somit Scherspannungen zu vermeiden.
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Unabhängig von den in den 4 bis 6 gezeigten alternativen Verläufen der radialen Weite sind auch andere Verläufe möglich. Solche Verläufe werden insbesondere abhängig von der jeweiligen Geometrie des Einlaufkonus 24 und von der Länge der jeweiligen Strömungswege von dem Saugmedium-Versorgungsabschnitt 12 bis zum Mündungsbereich 28 vorzugsweise mittels Simulationsberechnungen und/oder Versuchen ermittelt und optimiert, wobei eine möglichst geringe Spannweite der Geschwindigkeiten des Saugmediums über den Umfang im Mündungsbereich 28 anzustreben ist.
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Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Strahlpumpe
- 12
- Saugmedium-Versorgungsabschnitt
- 14
- Treibmedium-Versorgungsabschnitt
- 16
- Saugmedium-Zuführabschnitt
- 18
- Einlaufkonus
- 20
- Mischrohr
- 22
- Diffusor
- 24
- sich radial verjüngender Teilabschnitt
- 26
- Treibmedium-Zuführabschnitt
- 28
- Mündungsbereich
- 30a
- Gehäuseelement
- 30b
- Gehäuseelement
- 30c
- Gehäuseelement
- 30d
- Gehäuseelement
- 30e
- Gehäuseelement
- 32
- gestrichelte Linie
- 34
- Nadel
- 36
- Mittelachse
- T
- Zustrom des Treibmediums
- S
- Zustrom des Saugmediums
- rmin
- minimale radiale Weite im Einlaufkonus
- rmax
- maximal radiale Weite im Einlaufkonus
- α
- Winkel im Umfangsrichtung ausgehend von der minimalen radialen Weite
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 112016001110 T5 [0002]
- DE 102007004590 A1 [0003]
- US 8622715 B1 [0004]
