DE102022000635A1 - reverse current limiter - Google Patents

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DE102022000635A1 DE102022000635.9A DE102022000635A DE102022000635A1 DE 102022000635 A1 DE102022000635 A1 DE 102022000635A1 DE 102022000635 A DE102022000635 A DE 102022000635A DE 102022000635 A1 DE102022000635 A1 DE 102022000635A1
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Dietmar Schroeer
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rückstrombegrenzer (10) mit einem Kanalelement (12), mit einer ersten Durchgangsöffnung (14), welche durch einen Kanal (18) fluidisch leitend mit einer zweiten Durchgangsöffnung (16) verbunden ist, wobei in dem Kanal (18) wenigstens eine Strömungsleiteinrichtung (20) zum Teilen eines durch den Kanal (18) fließenden/strömenden Fluidstroms eines Fluids in mehrere gerichtete Teilströme angeordnet ist, wobei der Rückstrombegrenzer (10) eine im Wesentlichen rotationsymmetrische Außenkontur aufweist und die wenigstens eine Strömungsleiteinrichtung (20) aus einem im Wesentlichen rotationsymmetrischen Prallring (22) und aus einem im Wesentlichen rotationsymmetrischen Prallkörper (24), welcher mit dem Prallring (22) durch wenigstens einen radial angeordneten Steg (26) verbunden und zum Ausbilden von Teilströmen orientiert ist, gebildet ist.The invention relates to a backflow limiter (10) with a channel element (12), with a first through-opening (14) which is fluidically connected to a second through-opening (16) through a channel (18), wherein in the channel (18) at least a flow guide device (20) for dividing a fluid flow of a fluid flowing through the channel (18) into a plurality of directed partial flows is arranged, wherein the backflow limiter (10) has an essentially rotationally symmetrical outer contour and the at least one flow guide device (20) consists of an im Substantially rotationally symmetrical impact ring (22) and an essentially rotationally symmetrical impact body (24) which is connected to the impact ring (22) by at least one radially arranged web (26) and is oriented to form partial flows.

Description

Die Erfindung betrifft einen Rückstrombegrenzer mit einem Kanalelement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a backflow limiter with a channel element according to the preamble of patent claim 1.

Ein Rückstrombegrenzer kann beispielsweise in Form eines Teslaventils ausgestaltet sein. Bei einem Teslaventil handelt es sich um eine Vorrichtung, die als passives, fluidisches Ventil fungieren kann. Im Prinzip handelt sich bei einem Teslaventil um ein Rückschlagventil ohne bewegliche mechanische Teile. Dabei ist das Wesen des klassischen Teslaventils die Blockierung einer Fluidströmung in eine Richtung, wogegen die andere Richtung als die Durchflussrichtung kaum behindert wird. Somit stellt das Teslaventil einen Rückstromverhinderer dar, der jedoch ohne bewegte und damit verschleißanfällige Teile ausgebildet ist.A backflow limiter can be designed, for example, in the form of a Tesla valve. A Tesla valve is a device that can function as a passive, fluidic valve. In principle, a Tesla valve is a check valve with no moving mechanical parts. The essence of the classic Tesla valve is the blocking of a fluid flow in one direction, while the direction other than the flow direction is hardly impeded. The Tesla valve thus represents a backflow preventer which, however, is designed without moving parts that are therefore susceptible to wear.

Ein Grundprinzip des Teslaventils ist es, in Sperrrichtung beziehungsweise in die gesperrte Richtung eine Teilströmung eines strömenden Fluids und somit eines Fluidstroms so umzulenken, dass diese den restlichen Fluidstrom behindert, wodurch somit die gesamte Strömung behindert wird. Dazu wird bei einem Teslaventil die Teilströmung abwechselnd in einer Ebene leicht zu einer Richtung abgelenkt und dort in einem schleifenförmigen Kanal auf das Fluid beziehungsweise den Fluidstrom zurückgelenkt, beziehungsweise der nicht in den Schleifenkanal eingedrungen ist. Im weiteren Verlauf kann diese Ablenkung mal in die eine und dann in die andere Richtung stattfinden. In Durchfluss- beziehungsweise Durchströmrichtung kann das Fluid dagegen relativ ungehindert durch den in diese Richtung nur leicht gewundenen Kanal fließen. Durch eine Aneinanderreihung mehrerer dieser Ablenkungen und Schleifen kann die Sperrwirkung des Teslaventils vergrößert werden, wodurch es aber auch entsprechend lang beziehungsweise groß wird.A basic principle of the Tesla valve is to deflect a partial flow of a flowing fluid and thus a fluid flow in the blocking direction or in the blocked direction in such a way that it impedes the remaining fluid flow, thereby impeding the entire flow. For this purpose, in a Tesla valve, the partial flow is alternately deflected slightly in one direction in one plane and deflected back there in a loop-shaped channel onto the fluid or the fluid flow, or which has not penetrated the loop channel. In the further course, this distraction can sometimes take place in one direction and then in the other. In the direction of flow or through-flow, however, the fluid can flow relatively unhindered through the channel, which is only slightly winding in this direction. By lining up several of these deflections and loops, the blocking effect of the Tesla valve can be increased, but this also makes it correspondingly long or large.

Die DE 10 2021 002 680 A1 zeigt eine Entlüftungseinrichtung für einen Innenbereich eines Kraftfahrzeugs mit einem Kanal, wobei in einem Mittelteil des Kanals ein Teslaventil angeordnet ist.the DE 10 2021 002 680 A1 shows a ventilation device for an interior of a motor vehicle with a duct, a Tesla valve being arranged in a central part of the duct.

Nachteilig bei Teslaventilen generell ist, dass diese beispielsweise in engen Bohrungen aufgrund ihrer Ausformung nicht eingesetzt werden können. So sind Rückstrombegrenzer nach Art eines Teslaventils in der Regel besonders lang und nehmen insbesondere bezogen auf einen Volumenstrom ein besonders großes Volumen an.The disadvantage of Tesla valves in general is that they cannot be used, for example, in narrow bores due to their shape. Thus, backflow limiters in the manner of a Tesla valve are generally particularly long and assume a particularly large volume, in particular in relation to a volumetric flow.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Rückstrombegrenzer bereitzustellen, welcher als Rückschlagventil verwendet werden kann, ohne bewegliche Teile aufzuweisen, und gleichzeitig das Volumen beziehungsweise den Bauraum des Rückstrombegrenzer besonders klein relativ zum Volumenstrom eines Fluids auszubilden, um damit eine besonders hohe Effizienz zu erreichen.It is therefore the object of the present invention to provide a backflow limiter which can be used as a non-return valve without having moving parts, and at the same time the volume or the installation space of the backflow limiter is particularly small relative to the volume flow of a fluid in order to achieve particularly high efficiency .

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen sowie in der Beschreibung und in der Zeichnung angegeben.This object is achieved according to the invention by the subject matter of the independent patent claim. Advantageous refinements and developments of the invention are specified in the dependent patent claims as well as in the description and in the drawing.

Der erfindungsgemäße Rückstrombegrenzer umfasst ein Kanalelement, welches eine erste Durchgangsöffnung, welche durch ein Kanal fluidisch leitend mit einer zweiten Durchgangsöffnung verbunden ist, aufweist, wobei in dem Kanal wenigstens eine Strömungsleiteinrichtung zum Teilen eines durch den Kanal fließenden beziehungsweise strömenden Fluidstroms eines Fluids in mehrere gerichtete Teilströme angeordnet ist. Dabei sind die Teilströme durch die Strömungsleiteinrichtung derart zueinander orientiert beziehungsweise gerichtet, dass beim Durchströmen des Fluids durch den Kanal von der ersten Durchgangsöffnung hin zu der zweiten Durchgangsöffnung die Teilströme zumindest teilweise gegeneinander gerichtet sind, wodurch ein Strömungswiderstand höher ist, als beim Durchströmen des Fluids in Durchlassrichtung durch den Kanal von der zweiten Durchgangsöffnung hin zu der ersten Durchgangsöffnung, bei welchem die Teilströme gleichgerichtet sind und/oder in einem flachen Winkel aufeinandertreffen.The backflow limiter according to the invention comprises a channel element which has a first through-opening which is connected to a second through-opening in a fluidically conductive manner by a channel, with at least one flow guide device in the channel for dividing a fluid stream of a fluid flowing or flowing through the channel into a plurality of directed partial streams is arranged. The partial flows are oriented or directed towards one another by the flow guide device in such a way that when the fluid flows through the channel from the first through-opening to the second through-opening, the partial flows are at least partially directed towards one another, as a result of which a flow resistance is higher than when the fluid flows through in Direction of passage through the channel from the second through-opening to the first through-opening, in which the partial flows are in the same direction and/or meet at a flat angle.

Um nun auf besonders vorteilhafte Weise auf mechanisch bewegliche Bauteile verzichten zu können und einen besonders bauteiloptimierten Rückstrombegrenzer bereitzustellen, weist der Rückstrombegrenzer eine im wesentlichen rotationssymmetrische Außenkontur auf und die wenigstens eine Strömungsleiteinrichtung ist aus einem im Wesentlichen rotationssymmetrischen Prallring und aus einem im Wesentlichen rotationssymmetrischen, insbesondere inneren, Prallkörper, welcher mit dem Prallring durch wenigstens einen radial angeordneten Steg verbunden ist und zum Ausbilden der Teilströme orientiert ist, gebildet.In order to be able to do without mechanically movable components in a particularly advantageous manner and to provide a particularly component-optimized backflow limiter, the backflow limiter has an essentially rotationally symmetrical outer contour and the at least one flow guide device consists of an essentially rotationally symmetrical impact ring and an essentially rotationally symmetrical, in particular inner one , Impact body, which is connected to the impact ring by at least one radially arranged web and is oriented to form the partial flows formed.

Mit anderen Worten ist ein Rückstrombegrenzer vorgesehen mit einer ersten Ein- und Auslassöffnung und einer zweiten Ein- und Auslassöffnung, welcher eine Strömungsleiteinrichtung aufweist, welche in einer ersten Durchströmungsrichtung von der ersten zur zweiten Ein- und Auslassöffnung bewirkt, dass Teilströmungen gegeneinander gerichtet sind und eine Durchströmung behindert wird, während die in einer zweiten Durchströmungsrichtung von der zweiten Ein- und Auslassöffnung zu der ersten Ein- und Auslassöffnung gebildeten Teilströmen gleichgerichtet sind und/oder sich im flachen Winkel aneinander anlegen, sodass die Durchströmung weniger behindert wird.In other words, a backflow limiter is provided with a first inlet and outlet opening and a second inlet and outlet opening, which has a flow guide device which, in a first flow direction from the first to the second inlet and outlet opening, causes partial flows to be directed against one another and Flow is impeded while the partial flows formed in a second flow direction from the second inlet and outlet opening to the first inlet and outlet opening are rectified and/or in fla at a small angle so that the flow is less impeded.

Dabei kennzeichnet den Rückstrombegrenzer, dass er als Einsatz mit einer im Wesentlichen rotationssymmetrischen Kontur ausgestaltet ist und sich aus mindestens einem im Wesentlichen rotationssymmetrischen Prallring und mindestens einem zugeordneten rotationssymmetrischen inneren Prallkörper zusammensetzt, welche mittels wenigstens eines radial ausgerichteten Stegs miteinander verbunden sind. Der Prallring in Verbindung mit dem Prallkörper bildet die wenigstens eine Strömungsleiteinrichtung. Dabei ist der Rückstrombegrenzer insbesondere vorteilhaft aufgrund seiner im Wesentlichen rotationssymmetrischen Außenkontur in runde Bohrungen oder Strömungskanäle einsetzbar. Dabei bedeutet im Wesentlichen rotationssymmetrisch, dass beispielsweise bei einer aufgrund der Rotationssymmetrie kreisrunden Außenkontur leichte Abweichungen von einem Kreis hin zu einer elliptischen Form möglich sind. Zusätzlich oder alternativ bedeutet im Wesentlichen rotationssymmetrisch, dass beispielsweise der wenigstens eine den Prallring und den Prallkörper verbindende Steg die Rotationssymmetrie am Prallkörper beziehungsweise am Prallring in einem Teilbereich brechen kann.The backflow limiter is characterized by the fact that it is designed as an insert with an essentially rotationally symmetrical contour and is composed of at least one essentially rotationally symmetrical impact ring and at least one associated rotationally symmetrical inner impact body, which are connected to one another by means of at least one radially aligned web. The impact ring in conjunction with the impact body forms the at least one flow guide device. The backflow limiter can be used particularly advantageously in round bores or flow channels due to its essentially rotationally symmetrical outer contour. Essentially rotationally symmetrical means that, for example, with an outer contour that is circular due to the rotational symmetry, slight deviations from a circle to an elliptical shape are possible. Additionally or alternatively, essentially rotationally symmetrical means that, for example, the at least one web connecting the impact ring and the impact body can break the rotational symmetry on the impact body or on the impact ring in a partial area.

Dabei liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass das klassische Teslaventil seine Ausdehnung vorwiegend in einer Ebene aufweist, während die Höhe des Kanals aus Gründen des Strömungswiderstands wesentlich geringer ist als die Breite einer Kanalkonstruktion des Teslaventils. Dies ist für eine Verwendung in einer runden Bohrung nicht geeignet. Alternativ könnten beispielsweise Venturi-Düse verwendet werden, um jedoch daraus eine bedeutende Rückstromveränderung zu erreichen, müsste man sehr viele dieser Venturi-Düsen hintereinanderschalten, wodurch ein entsprechendes Ventil sehr lang werden würde.The invention is based on the finding that the classic Tesla valve expands predominantly in one plane, while the height of the channel is significantly less than the width of a channel construction of the Tesla valve for reasons of flow resistance. This is not suitable for use in a round hole. Alternatively, venturi nozzles could be used, for example, but in order to achieve a significant change in the return flow, a large number of these venturi nozzles would have to be connected in series, as a result of which a corresponding valve would become very long.

Ferner sind hutförmige Tellerscheiben mit einer düsenförmigen Einschnürung bekannt, welche in runden Bohrungen angeordnet werden können, und auch eine Art Sperreinrichtung bei einem Fluiddurchfluss ausbilden können, wobei die Strömung an den Tellerscheiben ringförmige Wirbel ausbildet. Dies kann unterstützt werden, indem mittleren Durchtritte durch diese Tellerscheiben in eine Richtung immer kleiner werden, wodurch aber auch für einen Fluiddurchfluss ein Querschnitt verkleinert wird und somit der nutzbare Ventilquerschnitt im Verhältnis zum Gesamtvolumen gering ist, wodurch sich dies nicht für eine Bauraumoptimierung eignet.Furthermore, hat-shaped disks with a nozzle-shaped constriction are known, which can be arranged in round bores and can also form a type of blocking device for a fluid flow, with the flow forming annular vortices on the disks. This can be supported by the middle passages through these discs becoming smaller and smaller in one direction, but this also means that a cross section is reduced for a fluid flow and the usable valve cross section is therefore small in relation to the total volume, which means that this is not suitable for optimizing the installation space.

Bei einem konventionellen Teslaventil kann die Strömung immer wieder in eine andere Richtung gelenkt und dort gezielt in eine Sackgasse geführt werden. In einer im Wesentlichen rotationssymmetrischen Anordnung ist dies jedoch nicht sinnvoll.With a conventional Tesla valve, the flow can always be directed in a different direction and there be guided to a dead end. However, this does not make sense in a substantially rotationally symmetrical arrangement.

So ist ein Grundgedanke der Erfindung, dass die Fluidströmung beziehungsweise der Fluidstrom und die einzelnen durch die wenigstens eine Strömungsleiteinrichtung erzeugten Teilströme immer wieder in den äußeren und dann wieder in den inneren Bereich des insbesondere im Wesentlichen rotationssymmetrischen Kanals, welcher beispielsweise als Bohrung ausgebildet ist, zu lenken. Dort sollen die Teilströmungen dann so gelenkt werden, dass sie die restliche Strömung möglichst maximal behindern. Dies wird erreicht durch eine abwechselnde Anordnung der Prallringe im Außenbereich der Bohrung und Prallkörper in deren Inneren. Dabei werden die Prallkörper vorzugsweise durch insbesondere drei strömungsgünstige kleine Stege in ihrer jeweiligen Lage gehalten.A basic idea of the invention is that the fluid flow or the fluid stream and the individual partial flows generated by the at least one flow guide device repeatedly flow into the outer area and then back into the inner area of the in particular essentially rotationally symmetrical channel, which is designed as a bore, for example to steer. There, the partial flows should then be guided in such a way that they impede the remaining flow as much as possible. This is achieved by an alternating arrangement of the impact rings on the outside of the bore and impact bodies inside. The impact bodies are preferably held in their respective position by, in particular, three streamlined small webs.

Durch eine entsprechende Ausgestaltung der Ringe und der Prallkörper wird die Strömung gezielt der restlichen Strömung entgegengerichtet. So wird schon durch wenige solcher Prallkörperpaare beziehungsweise durch die wenigstens eine und insbesondere mehrere Strömungsleiteinrichtungen eine gute Sperrwirkung bei besonderer Ausnutzung des Bauraums erreicht. Um eine gute Durchströmung in Durchströmrichtung zu erreichen sollte darauf geachtet werden, einen besonders gleichmäßigen Querschnittsbereich im Kanal des Kanalelements des Rückstrombegrenzers einzuhalten. Dazu können am Prallkörper beiderseits entsprechende Kegel vorgesehen sein. Wobei unter „beiderseits“ zu verstehen ist, dass eine Seite der ersten Durchgangsöffnung zugeordnet ist und die andere Seite der zweiten Durchgangsöffnung zugeordnet ist.By designing the rings and the impact body appropriately, the flow is purposefully directed counter to the rest of the flow. A good blocking effect is thus achieved with particular utilization of the installation space by just a few such pairs of impact bodies or by the at least one and in particular a plurality of flow guide devices. In order to achieve good flow in the flow direction, care should be taken to maintain a particularly uniform cross-sectional area in the channel of the channel element of the backflow limiter. For this purpose, corresponding cones can be provided on both sides of the impact body. “Both sides” is to be understood as meaning that one side is assigned to the first through-opening and the other side is assigned to the second through-opening.

So ist ein Vorteil des erfindungsgemäßen Rückstrombegrenzers, dass sein Volumen im Verhältnis zum Volumenstrom klein und/oder sein Sperrverhältnis, welches den Volumenstrom in die eine Richtung (Sperrrichtung) ins Verhältnis zu dem der anderen Richtung (Durchlassrichtung) ist setzt, groß ist.One advantage of the backflow limiter according to the invention is that its volume is small in relation to the volume flow and/or its blocking ratio, which puts the volume flow in one direction (blocking direction) in relation to that in the other direction (opening direction), is large.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Außenkontur des Rückstrombegrenzers zylinderförmig.In an advantageous embodiment of the invention, the outer contour of the backflow limiter is cylindrical.

In weitere vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind in dem Kanalelement mehrere Strömungsleiteinrichtungen hintereinander und somit insbesondere in Reihe angeordnet, wobei diese derart zueinander orientiert sind, dass der Strömungswiderstand beim Durchströmen des Fluids durch den Kanal von der ersten Durchgangsöffnung hin zu der zweiten Durchgangsöffnung besonders groß ist. Mit anderen Worten sind die mehreren Strömungsleiteinrichtungen so orientiert, dass ihre Durchlassrichtungen in die gleiche Richtung zeigen.In a further advantageous embodiment of the invention, several flow guide devices are arranged one behind the other and thus in particular in a row in the channel element, these being oriented to one another in such a way that the flow resistance when the fluid flows through the channel from the first passage opening to the second passage opening is particularly high. In other words, the multiple flow lines The devices are oriented in such a way that their transmission directions point in the same direction.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind der Rückstrombegrenzer und/oder die wenigstens eine Strömungsleiteinrichtung einteilig ausgeführt oder mehrere hintereinander angeordnete Strömungsleiteinrichtungen, sowie insbesondere deren Prallringe und Prallkörper, stützen sich aneinander ab.In a further advantageous embodiment of the invention, the backflow limiter and/or the at least one flow guide device are designed in one piece or several flow guide devices arranged one behind the other, and in particular their impact rings and impact bodies, are supported on one another.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Prallring entgegen der Durchlassrichtung auf seiner der zweiten Durchgangsöffnung zugewandten Seite konkav und/oder kegelförmig hin zu seiner Ringöffnung geformt und/oder an seiner der ersten Durchgangsöffnung zugewandten Seite weist er eine ringförmige beziehungsweise umlaufende Rille auf. Zusätzlich oder alternativ ist der Prallkörper in Durchlassrichtung und/oder entgegen der Durchlassrichtung kegelförmig geformt und/oder in einer der ersten Durchgangsöffnung zugewandten Seite weist er eine ringförmige beziehungsweise umlaufende Rille auf.In a further advantageous embodiment of the invention, the impact ring is concave and/or conical in shape towards its annular opening counter to the passage direction on its side facing the second through-opening and/or it has an annular or circumferential groove on its side facing the first through-opening. Additionally or alternatively, the impact body is conically shaped in the passage direction and/or counter to the passage direction and/or has an annular or circumferential groove on a side facing the first passage opening.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention result from the following description of a preferred exemplary embodiment and from the drawing. The features and combinations of features mentioned above in the description and the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the figures can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without going beyond the scope of the leave invention.

Dabei zeigt:

  • 1 eine schematische Seitenansicht eines Rückstrombegrenzers;
  • 2 eine schematische Schnittansicht entlang einer ersten Ebene des Rückstrombegrenzers gemäß 1;
  • 3 eine schematische Draufsicht des Rückstrombegrenzers gemäß 1; und
  • 4 eine schematische Schnittansicht entlang einer zweiten Ebene des Rückstrombegrenzers gemäß 1.
It shows:
  • 1 a schematic side view of a backflow limiter;
  • 2 a schematic sectional view along a first level of the backflow limiter according to FIG 1 ;
  • 3 a schematic top view of the reverse current limiter according to FIG 1 ; and
  • 4 a schematic sectional view along a second level of the backflow limiter according to FIG 1 .

1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht einen Rückstrombegrenzer 10 mit einem Kanalelement 12, mit einer ersten Durchgangsöffnung 14 und einer zweiten Durchgangsöffnung 16, welche über einen Kanal 18 des Kanalelements 12 fluidisch leitend miteinander verbunden sind. Wobei in dem Kanal 18 wenigstens eine Strömungsleiteinrichtung 20 zum Teilen eines durch den Kanal strömenden Fluidstroms eines Fluids in mehrere gerichtete Teilströme angeordnet ist. Dabei werden durch die wenigstens eine Strömungsleiteinrichtung 20 die Teilströme derart zueinander gerichtet, dass beim Durchströmen des Fluids durch den Kanal 18 von der ersten Durchgangsöffnung 14 hin zu der zweiten Durchgangsöffnung 16 ein Strömungswiderstand höher ist als beim Durchströmen des Fluids in Durchlassrichtung durch den Kanal 18 von der zweiten Durchgangsöffnung 16 hin zu der ersten Durchgangsöffnung 14, bei welchem die Teilströme gleichgerichtet sind und/oder in einem flachen Winkel aufeinander treffen. 1 shows a schematic side view of a backflow limiter 10 with a channel element 12, with a first through-opening 14 and a second through-opening 16, which are fluidly conductively connected to one another via a channel 18 of the channel element 12. At least one flow guide device 20 for dividing a fluid stream of a fluid flowing through the channel into a plurality of directed partial streams is arranged in the channel 18 . The partial flows are directed towards one another by the at least one flow guide device 20 in such a way that when the fluid flows through the channel 18 from the first through-opening 14 to the second through-opening 16, a flow resistance is higher than when the fluid flows through the through-flow direction through the channel 18 from from the second through-opening 16 to the first through-opening 14, in which the partial flows are directed in the same direction and/or meet at a flat angle.

Um den Rückstrombegrenzer 10 besonders vorteilhaft ausbilden zu können, so dass dieser in Sperrrichtung entgegen der Durchlassrichtung einen besonders großen Strömungswiderstand aufweist und dabei gleichzeitig besonders kompakt ausgebildet werden kann, weist der Rückstrombegrenzer 10 eine im Wesentlichen rotationssymmetrische Außenkontur auf. Ferner ist die wenigstens eine Strömungsleiteinrichtung 20, wie beispielsweise in den 2, welche einen Schnitt entlang der AA-Ebene zeigt, aus einem im Wesentlichen rotationssymmetrischen Prallring 22 und aus einem im Wesentlichen rotationssymmetrischen Prallkörper 24, welcher mit dem Prallring 22 durch wenigstens einen radial angeordneten Steg 26 verbunden ist, gebildet, wobei der Prallring 22 und der Prallkörper 24 zum Ausbilden der Teilströme zueinander orientiert sind. Vorteilhafterweise ist die Außenkontur und somit die Form des Kanalelements 12 und somit insbesondere des gesamten Rückstrombegrenzers 10 zylinderförmig ausgebildet.In order to be able to form the backflow limiter 10 in a particularly advantageous manner so that it has a particularly high flow resistance in the blocking direction against the flow direction and at the same time can be made particularly compact, the backflow limiter 10 has an essentially rotationally symmetrical outer contour. Furthermore, the at least one flow guide 20, such as in the 2 , which shows a section along the AA plane, is formed from an essentially rotationally symmetrical impact ring 22 and from an essentially rotationally symmetrical impact body 24, which is connected to the impact ring 22 by at least one radially arranged web 26, the impact ring 22 and the Baffle 24 are oriented to form the partial flows to each other. Advantageously, the outer contour and thus the shape of the channel element 12 and thus in particular of the entire backflow limiter 10 is cylindrical.

Die Prallringe 22 und Prallkörper 24 können durch einfache Prozesse wie Drehen und/oder Pressen hergestellt und mit den Stegen 26, welche insbesondere als Abstandsstege ausgebildet sind und/oder Hülsen, zu Ringprallkörperpaaren verbunden sein. Dieses Ventil beziehungsweise der so ausgebildete Rückstrombegrenzer 10 kann beispielsweise leicht in eine Bohrung eingesetzt werden und dort beispielsweise durch Pressverband, Verstemmen, Verschrauben, Verkleben und/oder auf andere Art gesichert werden.The impact rings 22 and impact bodies 24 can be produced by simple processes such as turning and/or pressing and can be connected to the webs 26, which are designed in particular as spacer webs and/or sleeves, to form ring impact body pairs. This valve or the backflow limiter 10 designed in this way can, for example, be easily inserted into a bore and secured there, for example, by means of a press fit, caulking, screwing, gluing and/or in some other way.

Wie 3 zeigt, können drei Stege 26 pro Strömungsleiteinrichtung 20 beispielsweise im 120° Winkel zueinander orientiert sein und dadurch den Prallkörper 24 mit dem Prallring 22 verbinden.As 3 shows, three webs 26 per flow guide device 20 can be oriented at an angle of 120° to one another, for example, and thereby connect the impact body 24 to the impact ring 22 .

4 zeigt eine weitere Schnittansicht durch den Rückstrombegrenzer entlang der in 3 eingezeichneten BB-Ebene, wobei im Vergleich zu der in 2 gezeigten AA-Schnittebene diese so gedreht ist, dass der Schnitt durch die Stege 26 erfolgt. 4 shows another sectional view through the backflow limiter along the in 3 drawn BB level, compared to that in 2 AA section plane shown, this is rotated so that the section is made through the webs 26.

Wie 2 und 4 zeigt, sind in dem Kanalelement 12 mehrere Strömungsleiteinrichtungen 20 hintereinander in Reihe angeordnet und derart zueinander orientiert, dass der Strömungswiderstand beim Durchströmen des Fluids durch den Kanal 18 von der ersten Durchgangsöffnung 14 hin zu der zweiten Durchgangsöffnung 16 besonders groß ist, da die Sperrrichtung und somit die Durchlassrichtung der Strömungsleiteinrichtungen 20 in die gleiche Richtung zeigt.As 2 and 4 shows, a plurality of flow guide devices 20 are arranged one behind the other in a row in the channel element 12 and are oriented to one another in such a way that the flow resistance when the fluid flows through the channel 18 from the first through-opening 14 to the second through-opening 16 is particularly large, since the blocking direction and thus the passage direction of the flow guide devices 20 points in the same direction.

Der Rückstrombegrenzer 10 und/oder die wenigstens eine Strömungsleiteinrichtung 20 sind insbesondere einteilig ausgeführt oder mehrere hintereinander angeordnete Strömungsleiteinrichtungen 20 stützten sich aneinander ab.The backflow limiter 10 and/or the at least one flow guide device 20 are in particular designed in one piece or several flow guide devices 20 arranged one behind the other are supported on one another.

Zusammengefasst ist der Rückstrombegrenzer 10 zylindrisch ausgeführt und somit insbesondere in einem zylindrischen Hohlquerschnitt einsetzbar. Die Aneinanderreihung mehrerer im Querschnitt aufeinanderfolgender Kombinationen aus Prallring 22 und Prallkörper 24 ist möglich, wobei vorteilhafterweise eine einteilige Ausführung dieser Reihe aus Prallringen 22 und Prallkörpern 24 ausgeführt ist. Bei einer mehrteiligen Ausführung dieser Reihe stützen sich die einzelnen Prallringe 22 und Prallkörper 24 vorteilhafterweise aneinander ab.In summary, the backflow limiter 10 has a cylindrical design and can therefore be used in particular in a cylindrical hollow cross section. It is possible to line up several combinations of impact ring 22 and impact body 24 that follow one another in cross-section, with a one-piece design of this row of impact rings 22 and impact bodies 24 advantageously being implemented. In a multi-part design of this series, the individual impact rings 22 and impact bodies 24 are advantageously supported on one another.

Wobei der jeweilige Prallring 22 beispielsweise entgegen der Durchlassrichtung auf seiner der zweiten Durchgangsöffnung zugewandten Seite konkav und/oder kegelförmig hin zu seiner Ringöffnung 28 geformt ist. Zusätzlich oder alternativ weist der jeweilige Prallring 22 an seiner der ersten Durchgangsöffnung 14 zugeordneten Seite eine ringförmig beziehungsweise umlaufende Rille 30 auf, welche zumindest einen der Teilströme entgegen dem Fluidstrom lenkt. Zusätzlich oder alternativ ist der jeweilige Prallkörper 24 in Durchlassrichtung und/oder entgegen der Durchlassrichtung kegelförmig geformt. Darüber hinaus kann vorteilhafterweise der jeweilige Prallkörper 24 insbesondere zum Lenken einer der Teilströme entgegen der Strömungsrichtung des Fluids in Sperrrichtung vorne beziehungsweise entgegen der Durchlassrichtung hinten ebenfalls eine ringförmige beziehungsweise umlaufende Rille 32 aufweisen.The respective impact ring 22 is formed concavely and/or conically towards its annular opening 28 on its side facing the second through-opening, for example counter to the passage direction. Additionally or alternatively, the respective impact ring 22 has on its side associated with the first passage opening 14 an annular or peripheral groove 30 which directs at least one of the partial flows counter to the fluid flow. Additionally or alternatively, the respective impact body 24 has a conical shape in the passage direction and/or counter to the passage direction. In addition, the respective impact body 24 can advantageously also have an annular or circumferential groove 32, in particular for directing one of the partial flows counter to the flow direction of the fluid in the blocking direction at the front or counter to the passage direction at the rear.

Der gezeigte Rückstrombegrenzer 10 kann besonders kompakt ausgebildet werden, insbesondere im Verhältnis des benötigten Bauraums beziehungsweise Volumens zum durch den Rückstrombegrenzer 10 leitbaren Volumenstrom des Fluids. So kann der Rückstrombegrenzer 10 beziehungsweise Rückstromverhinderer in vielen verschiedenen Anwendungsbereichen verwendet werden.The backflow limiter 10 shown can be designed to be particularly compact, in particular in relation to the required installation space or volume to the volume flow of the fluid that can be conducted through the backflow limiter 10 . Thus, the backflow limiter 10 or backflow preventer can be used in many different areas of application.

Insbesondere, wenn es auf eine vollständige Sperre eines Fluidrückflusses nicht ankommt, kann solch ein Rückstrombegrenzer 10 vorteilhaft übliche Rückschlagventile ersetzen und ist dabei günstiger und wartungsarmer, da er insbesondere keine beweglichen Teile aufweist und daher bei normaler Nutzung nicht verschleißen oder defekt werden kann. Somit ist ein Vorteil des Rückstrombegrenzers 10 dass seine Lebensdauer praktisch unbegrenzt ist. Darüber hinaus kann er besonders vorteilhaft auf eine hochfrequente und/oder impulsartige Umkehrung der Strömungsrichtung reagieren. Zusätzlich ist ein besonders geräuscharmer Betrieb möglich, da bei einer Schließbewegung keine Geräusche und/oder Erschütterungen auftreten.In particular, if a complete blocking of a fluid backflow is not important, such a backflow limiter 10 can advantageously replace conventional check valves and is cheaper and requires less maintenance, since it has no moving parts and therefore cannot wear out or become defective during normal use. Thus, an advantage of the reverse current limiter 10 is that its lifespan is virtually unlimited. In addition, it can react particularly advantageously to a high-frequency and/or pulse-like reversal of the direction of flow. In addition, particularly low-noise operation is possible, since no noise and/or vibrations occur during a closing movement.

Im Gegensatz zu konventionellen Rückschlagventilen entsteht ferner keine Scherwirkung im Fluid, sodass ein weiterer Vorteil des Rückstrombegrenzers 10 ist, dass dieser auch bei empfindlichen Flüssigkeitsgemischen, wie beispielsweise Blut bei Laborarbeiten verwendet kann. Darüber hinaus kann je nach Verwendung des Materials und der nicht vorhandenen beweglichen Teile der Rückstrombegrenzer 10 auch bei besonders heißen und/oder aggressiven Fluiden verwendet werden. Durch die kompakte Bauform kann ferner auf besonders vorteilhafte Weise Gewicht und/oder Material eingespart werden.In contrast to conventional non-return valves, there is also no shearing effect in the fluid, so that another advantage of the backflow limiter 10 is that it can also be used with sensitive liquid mixtures, such as blood in laboratory work. In addition, depending on the use of the material and the absence of moving parts, the backflow limiter 10 can also be used with particularly hot and/or aggressive fluids. Furthermore, the compact design makes it possible to save weight and/or material in a particularly advantageous manner.

Durch den gezeigten Rückstrombegrenzer ist quasi ein Teslaventil für runde Bohrungen besonders einfach und effektiv realisiert.With the backflow limiter shown, a Tesla valve for round bores is implemented in a particularly simple and effective manner.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

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Claims (5)

Rückstrombegrenzer (10) mit einem Kanalelement (12), mit einer ersten Durchgangsöffnung (14), welche durch einen Kanal (18) fluidisch leitend mit einer zweiten Durchgangsöffnung (16) verbunden ist, wobei in dem Kanal (18) wenigstens eine Strömungsleiteinrichtung (20) zum Teilen eines durch den Kanal (18) fließenden/strömenden Fluidstroms eines Fluids in mehrere gerichtete Teilströme angeordnet ist, wobei die Teilströme derart zueinander orientiert/gerichtet sind, dass sie beim Durchströmen des Fluids durch den Kanal (18) von der ersten Durchgangsöffnung (14) hin zur der zweiten Durchgangsöffnung (16) zumindest teilweise gegeneinander gerichtet sind, wodurch ein Strömungswiderstand höher ist, als beim Durchströmen des Fluids in Durchlassrichtung durch den Kanal (18) von der zweiten Durchgangsöffnung (16) hin zur der ersten Durchgangsöffnung (14), bei welchem die Teilströme gleichgerichtet sind und/oder in einem flachen Winkel aufeinander treffen, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückstrombegrenzer (10) eine im Wesentlichen rotationsymmetrische Außenkontur aufweist und die wenigstens eine Strömungsleiteinrichtung (20) aus einem im Wesentlichen rotationsymmetrischen Prallring (22) und aus einem im Wesentlichen rotationsymmetrischen Prallkörper (24), welcher mit dem Prallring (22) durch wenigstens einen radial angeordneten Steg (26) verbunden und zum Ausbilden der Teilströme orientiert ist, gebildet ist. Backflow limiter (10) with a channel element (12), with a first through-opening (14) which is fluidically conductively connected to a second through-opening (16) through a channel (18), wherein in the channel (18) there is at least one flow guide device (20 ) is arranged for dividing a fluid stream of a fluid flowing/flowing through the channel (18) into a plurality of directed partial streams, the partial streams being oriented/directed relative to one another in such a way that when the fluid flows through the channel (18) from the first through-opening ( 14) towards the second through-opening (16) are at least partially directed towards one another, as a result of which a flow resistance is higher than when the fluid flows in the through-flow direction through the channel (18) from the second through-opening (16) towards the first through-opening (14) , In which the partial flows are rectified and / or meet at a shallow angle, characterized in that the rest flow limiter (10) has an essentially rotationally symmetrical outer contour and the at least one flow guide device (20) consists of an essentially rotationally symmetrical impact ring (22) and an essentially rotationally symmetrical impact body (24) which is connected to the impact ring (22) by at least one radially arranged Web (26) is connected and oriented to form the partial flows is formed. Rückstrombegrenzer (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur des Rückstrombegrenzers (10) zylinderförmig ist.Reverse current limiter (10) after claim 1 , characterized in that the outer contour of the backflow limiter (10) is cylindrical. Rückstrombegrenzer (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kanalelement (12) mehrere Strömungsleiteinrichtung (20) hintereinander angeordnet sind und derart zueinander orientiert sind, dass der Strömungswiderstand beim Durchströmen des Fluids durch den Kanal (18) von der ersten Durchgangsöffnung (14) hin zur der zweiten Durchgangsöffnung (16) besonders groß ist.Reverse current limiter (10) after claim 1 or 2 , characterized in that in the channel element (12) several flow guide devices (20) are arranged one behind the other and are oriented to one another in such a way that the flow resistance when the fluid flows through the channel (18) from the first passage opening (14) to the second passage opening (16) is particularly large. Rückstrombegrenzer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückstrombegrenzer (10) und/oder die wenigstens eine Strömungsleiteinrichtung (20) einteilig ausgeführt sind oder mehrere hintereinander angeordnete Strömungsleiteinrichtung (20) sich aneinander abstützen.Backflow limiter (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the backflow limiter (10) and/or the at least one flow guide device (20) are made in one piece or several flow guide devices (20) arranged one behind the other are supported on one another. Rückstrombegrenzer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prallring (22) entgegen der Durchlassrichtung auf seiner der zweiten Durchgangsöffnung (16) zuggewandeten Seite konkav und/oder kegelförmig hin zu seiner Ringöffnung (28) geformt ist und/oder an seiner der ersten Durchgangsöffnung (14) zugewandten Seite eine umlaufende Rille (30) aufweist und/oder der Prallkörper (24) in Durchlassrichtung und/oder entgegen der Durchlassrichtung kegelförmig geformt ist und/oder an einer der ersten Durchgangsöffnung (14) zugewandten Seite eine umlaufende Rille (32) aufweist.Backflow limiter (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the impact ring (22) is concave and/or conical in shape towards its ring opening (28) counter to the passage direction on its side facing the second through-opening (16) and/or on has a circumferential groove (30) on its side facing the first through-opening (14) and/or the impact body (24) is conically shaped in the throughflow direction and/or counter to the throughflow direction and/or has a circumferential groove on a side facing the first through-opening (14). Has groove (32).
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