DE1295895B - Flow amplifier - Google Patents

Flow amplifier

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DE1295895B DE1960H0040758 DEH0040758A DE1295895B DE 1295895 B DE1295895 B DE 1295895B DE 1960H0040758 DE1960H0040758 DE 1960H0040758 DE H0040758 A DEH0040758 A DE H0040758A DE 1295895 B DE1295895 B DE 1295895B
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Description

Die Erfindung betrifft einen Strömungsverstärker mit einer stationären Hauptdüse, aus der ein Hauptstrahl austritt, der auf Auffangöffnungen gerichtet ist, und mit wenigstens einer Steuerdüse, die im wesentlichen quer gegen den Hauptstrahl gerichtet ist und zur Abgabe eines Steuerstrahles dient, durch die der Hauptstrahl ablenkbar ist.The invention relates to a flow amplifier with a stationary one Main nozzle from which a main jet emerges, which is directed towards collecting openings is, and with at least one control nozzle, which is substantially transversely against the main jet is directed and is used to emit a control beam through which the main beam is deflectable.

Es sind bereits Strahlsteuerungseinrichtungen der verschiedensten Art bekannt. Der größte Teil dieser bekannten Einrichtungen weist mechanische Mittel zur Ablenkung von Strahlen auf. Es ist auch bekannt, einen Hauptstrahl durch einen Steuerstrahl zu beeinflussen und dadurch abzulenken. Durch den Steuerstrahl wird jedoch der Hauptstrahl nicht nur abgelenkt, sondern auch entbündelt, so daß er nicht mehr in der gewünschten Weise eng begrenzt bleibt. Das führt zu einer wesentlichen Verminderung der Verstärkungswirkung, da eine große Verstärkung des Steuersignals unter anderem voraussetzt, daß alle Strömungsteilchen des Hauptstrahls in ihrer Bewegung zu den Auffangöffnungen von der Ablenkung durch den Steuerstrom möglichst gleich stark betroffen werden. Je entbündelter oder diffuser der durch einen bestimmten Steuerstrahl abgelenkte Hauptstrahl ist, mit um so größerer Breite trifft er auf die Auffangöffnungen, so daß bei einer bestimmten Winkelauslenkung des Hauptstrahls die erzielbaren Druck- oder Strömungsänderungen in den Auffangöffnungen relativ gering sind.There are already beam steering devices of the most varied Kind known. Most of these known devices have mechanical means to deflect rays. It is also known to pass a main ray through a To influence the control beam and thereby deflect it. By the control beam is however, the main ray is not only deflected but also unbundled so that it is not remains narrowly limited in the desired manner. That leads to an essential one Reduction of the amplification effect, since a large amplification of the control signal presupposes, among other things, that all flow particles of the main ray are in their Move to the collecting openings from the deflection by the control current if possible be equally affected. The more unbundled or diffuse the one through a particular one Control beam is deflected main beam, with the greater width it hits the collecting openings, so that at a certain angular deflection of the main beam the achievable pressure or flow changes in the collecting openings relative are low.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Entbündelung des Hauptstrahls bei der Ablenkung durch einen -Steuerstrahl 2ü -vermeiddri,-sö däß-iridein eingangs genannten Strömungsverstärker eine höhere Verstärkung erzielbar ist.The invention is based on the object of unbundling the main beam at the deflection by a -control beam 2ü -vermeiddri, -sö däß-iridein entrance called flow amplifier a higher gain can be achieved.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung untergetauchter Strahlen die Strömung des Hauptstrahls in den Richtungen quer zur Ablenkungsebene durch zwei feste, zur Ablenkungsebene des Hauptstrahls parallelen Wände begrenzt ist.A solution to this problem according to the invention is characterized in that that when submerged jets are used, the flow of the main jet into the Directions transverse to the plane of deflection by two fixed, to the plane of deflection of the main ray parallel walls is limited.

Eine zweite erfindungsgemäße Lösung der genannten Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß zwei die Auffangeinrichtung bildende Auffangöffnungen für die Strömung durch einen im wesentlichen keilförmig auseinanderlaufenden Teiler getrennt sind, dessen Spitze oder engster Bereich auf die Hauptdüse gerichtet ist. Der Teiler kann symmetrisch zu der Hauptdüse angeordnet sein.A second inventive solution to the stated object is thereby characterized in that two collecting openings forming the collecting device for the Flow separated by a substantially wedge-shaped diverging divider whose tip or narrowest area is pointed at the main jet. The divider can be arranged symmetrically to the main nozzle.

Bei einem Strömungsverstärker, auf den sich die Erfindung bezieht, ist die erreichbare Verstärkung zum einen Teil von dem Abstand zwischen den Auffangöffnungen und der Hauptdüse, aus der der Hauptstrahl austritt, bestimmt. Liegen die Auffangöffnungen relativ nahe hinter der Hauptdüse, so sind relativ große Auslenküngeri des- Hauptstrahls erforderlich, um einen bestimmten Unterschied in den den Auffangöffnungen zufließenden Energieanteilen zu bewirken. Die Verteilung der den Auffangöffnungen zufließenden Energie ist somit eine Funktion der Winkelabweichung des Hauptstrahls.In a flow amplifier to which the invention relates, the gain that can be achieved is partly due to the distance between the collecting openings and the main nozzle from which the main jet emerges. Are the collecting openings relatively close behind the main nozzle, there are relatively large deflections of the main jet required to make a certain difference in the flow to the collecting openings To effect energy shares. The distribution of the flow to the collection openings Energy is therefore a function of the angular deviation of the main ray.

Liegen beispielsweise die Auffangöffnungen auf einem Kreisbogen, so ist die Ablenkung gleich dem Ablenkwinkel mal dem Radius des Kreises. Dieser Radius ist gleich dem Abstand zwischen dem Wechselwirkungsbereich von Haupt- und Steuerstrahl und den Auffangöffnungen. Die Auffangöffnungen sollten daher aus diesem Grund soweit wie möglich von dem Wechselwirkungsbereich der Strahlen entfernt sein, damit für bestimmte ,Änderungen der Energieverteilung nur relativ kleine Ablenkwinkel und damit kleine Steuerleistungen erforderlich sind.For example, if the collecting openings are on an arc of a circle, then so the deflection is equal to the deflection angle times the radius of the circle. This radius is equal to the distance between the interaction area of the main and control beams and the collection openings. For this reason, the collection openings should be so far be as far away from the interaction area of the rays as possible, so for certain changes in the energy distribution only have relatively small deflection angles and so that small tax payments are required.

Andererseits ist jedoch, wie bereits beim Stand der Technik angegeben, der Abstand zwischen Wechselwirkungsbereich und Auffangöffnungen durch die Entbündelung oder Diffusion des Hauptstrahls mit zunehmender Entfernung von dem Wechselwirkungsbereich begrenzt. Treten z. B. zwei Gasstrahlen in einer gasförmigen Atmosphäre miteinander in Wechselwirkung, so entbündelt sich der Hauptstrahl unter dem Einfluß des- auftreffenden Steuerstrahls bereits kurz hinter dem Wechselwirkungsbereich, so daß ein Verlust an kinetischer Energie pro Querschnittsfläche eintritt und damit der Verstärkungsfaktor eines Fluidumsverstärkers begrenzt wird.On the other hand, however, as already stated in the prior art, the distance between the interaction area and collection openings due to the unbundling or diffusion of the main ray with increasing distance from the interaction area limited. Step z. B. two gas jets with each other in a gaseous atmosphere in interaction, the main ray is unbundled under the influence of the incident Control jet already shortly after the interaction area, so that a loss of kinetic energy per cross-sectional area occurs and thus the gain factor a fluid booster is limited.

Gemäß der angegebenen erfindungsgemäßen Lehre wird nun dafür Sorge getragen, daß der Hauptstrahl sich unter dem Einfluß des Steuerungsmediums nicht entbündeln oder ausbreiten kann, der Hauptstrahl und auch der Steuerstrahl werden wenigstens in der Ebene der Ablenkung des Hauptstrahls zusammengehalten. Die -Ebene der Ablenkung des Hauptstrahls läßt sich auch mit Ablenkungsebene bezeichnen.According to the teaching according to the invention given, this is now a matter of concern carried so that the main ray is not under the influence of the control medium unbundle or spread can become the main ray and also the control ray held together at least in the plane of deflection of the main ray. The level the deflection of the main ray can also be referred to as the deflection plane.

Es wurde gefunden, daß durch Verhinderung der Ausbreitung oder Entbündelung des Hauptstrahls senkrecht zur Ablenkungsebene die Entfernung erheblich vergrößert werden "kann; über die der Strahl seinen Zusammenhang behält. Dementsprechend können im Fall eines Fluidumsverstärkers die Auffangöffnungen in beträchtlicher Entfernung von dem Wechselwirkungsbereich der Strählen angeordnet werden, so daß der zur Erzielung eines bestimmten Energieunterschiedes (Druck oder Strömungsgeschwindigkeit) in einer der Auffangöffnungen benötigte Ablenkwinkel erheblich kleiner gehalten werden kann. Somit wird der Verstärkungsfaktor eines derartigen Systems entsprechend größer.It has been found that by preventing propagation or unbundling of the main ray perpendicular to the plane of deflection increases the distance considerably can become "; through which the ray retains its coherence. Accordingly, can in the case of a fluid intensifier, the collection openings at a considerable distance of the interaction area of the rays are arranged, so that the to achieve a certain energy difference (pressure or flow velocity) in a the required deflection angle can be kept considerably smaller. Thus, the gain of such a system is correspondingly larger.

Die beiden festen, zur Ablenkungsebene des Hauptstrahls parallelen Wände können in einfachster Weise aus zwei Platten bestehen, die von beiden Seiten auf eine weitere Platte dicht aufgelegt sind, in der sich die die Kanäle, Düsen usw. bildenden Ausnehmungen befinden. Es ist auch in besonders einfacher Weise möglich, die Kanäle, Düsen usw. in der Oberfläche einer Platte anzubringen, die dann durch eine Abdeckplatte abgedeckt wird, die mit ihrer abdeckenden Fläche eine der beiden festen, parallelen Wände gemäß der Erfindung bildet. Die andere der parallelen Wände wird dann durch den Boden der Vertiefungen in der einen Platte gebildet.The two fixed ones parallel to the plane of deflection of the main ray Walls can be made up of two panels on both sides in the simplest possible way are placed tightly on another plate, in which the channels, nozzles etc. forming recesses. It is also possible in a particularly simple way to attach the channels, nozzles, etc. in the surface of a plate, which then passes through a cover plate is covered, which with its covering surface is one of the two forms solid, parallel walls according to the invention. The other of the parallel walls is then formed by the bottom of the depressions in one plate.

Die Steuerung kann durch einen auf den Hauptstrahl gerichteten Steuerstrahl erfolgen, aber auch prinzipiell durch einen an dem Steuerkanal erzeugten Unterdruck, wobei in gleicher Weise eine Entbündelung oder Zerstreuung des Hauptstrahls vermieden wird.The control can be achieved by a control beam directed onto the main beam take place, but also in principle by a negative pressure generated on the control channel, in the same way unbundling or scattering of the main beam is avoided will.

An Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden.On the basis of an embodiment shown in the drawing the invention is to be explained in more detail.

F i g. 1 zeigt eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäß ausgebildetes Strömungssystem, und F i g. 2 zeigt eine Seitenansicht des in F i g. 1 dargestellten Strömungssystems mit den Zuführvorrichtungen.F i g. 1 shows a plan view of a device designed according to the invention Flow system, and F i g. 2 shows a side view of the in FIG. 1 shown Flow system with the feed devices.

Das Strömungssystem 10 gemäß F i g. 1 besteht im wesentlichen aus einer Hauptdüse, durch die eine Strömung, z. B. komprimierte Luft, in die Kammer eintritt, aus einer Steuerdüse, durch die eine Strömung eintreten und auf die aus einer Hauptdüse austretende Strömung treffen kann, und aus zwei oder mehr Auffangöffnungen, die die aus der Hauptdüse austretende Strömung aufnehmen. Die Auffangöffnungen, die Hauptdüse und die Steuerdüse sind so angeordnet, daß die Auffangöffnungen in Abhängigkeit von der Menge und Geschwindigkeit der aus der Steuerdüse austretenden Strömung verschiedene Beträge des Hauptstromes auffangen. An die Auffangöffnungen sind geeignete Mittel angeschlossen, die auf die Schwankungen der aufgefangenen Anteile des Hauptstromes ansprechen.The flow system 10 according to FIG. 1 consists essentially of a main nozzle through which a flow, e.g. B. compressed air, enters the chamber, from a control nozzle, through which a flow can enter and meet the flow emerging from a main nozzle, and from two or more collecting openings, which receive the flow emerging from the main nozzle. The collecting openings, the main nozzle and the control nozzle are arranged in such a way that the collecting openings collect different amounts of the main flow depending on the amount and speed of the flow emerging from the control nozzle. Appropriate means are connected to the collecting openings which respond to the fluctuations in the collected proportions of the main flow.

Das Strömungssystem 10 ist aus drei flachen Platten 11, 12 und 13 aufgebaut. Die Platte 13 liegt dicht zwischen den Platten 11 und 12, die mit Schrauben 14 festgezogen sind. Die Platten 11, 12 und 13 können aus Metallen, Kunststoffen, keramischen Massen oder anderen Stoffen bestehen. Bei der dargestellten Ausführungsform bestehen die Platten 11, 12 und 13 aus durchsichtigem Kunststoff.The flow system 10 is made up of three flat plates 11, 12 and 13. The plate 13 lies tightly between the plates 11 and 12, which are tightened with screws 14. The plates 11, 12 and 13 can consist of metals, plastics, ceramic masses or other materials. In the embodiment shown, the plates 11, 12 and 13 are made of transparent plastic.

Die Platte 13 ist mit einer im wesentlichen Y-förmigen Ausnehmung versehen, die einen Hauptkanal 15, einen Steuerkanal 16 und Auffangkanäle 17 und 18 bildet. Die Kanäle 15 und 16 sind zueinander benachbart und stehen im rechten Winkel zueinander. Die Kanäle 15 und 16 gehen in verengte Düsen 15 a und 16 a über und weisen am gegenüberliegenden Ende je eine Zuflußöffnung 15 b und 16 b auf, die in Bohrungen 20 und 21 der Platte 12 enden. Die Kanäle 17 und 18 führen zu Auslaßöffnungen 17 b und 18 b, die in Bohrungen 22 und 23 in der Platte 12 münden. Die Mündungen der Kanäle 17 und 18 bilden Auffangöffnungen 17 a und 18 a, die symmetrisch zur Hauptdüse 15 a und dem davor liegenden Hauptkanal 15 angeordnet sind. Die beiden Auffangöffnungen 17 a und 18 a haben im dargestellten Beispiel gleiche Querschnitte.The plate 13 is provided with an essentially Y-shaped recess which forms a main channel 15, a control channel 16 and collecting channels 17 and 18. The channels 15 and 16 are adjacent to one another and are at right angles to one another. The channels 15 and 16 merge into narrowed nozzles 15 a and 16 a and each have an inflow opening 15 b and 16 b at the opposite end, which end in bores 20 and 21 of the plate 12 . The channels 17 and 18 lead to outlet openings 17 b and 18 b which open into bores 22 and 23 in the plate 12. The mouths of the channels 17 and 18 form collecting openings 17 a and 18 a, which are arranged symmetrically to the main nozzle 15 a and the main channel 15 in front of it. The two collecting openings 17 a and 18 a have the same cross-sections in the example shown.

Die Bohrungen 20 bis 23 sind mit Gewinde versehen und mit Rohren 25 bis 28 dicht verschraubt. Das Ende des von der Platte 12 ausgehenden Rohres 25 ist mit einer unter Druck stehenden Quelle 31 eines strömenden Mediums verbunden. Das Medium kann sowohl Luft wie Gas oder Wasser oder eine sonstige Flüssigkeit sein. Gas mit oder ohne einen Gehalt an festen oder flüssigen Teilen arbeitet in dem System 10 sehr zufriedenstellend, und es kann auch eine Flüssigkeit mit einem Gehalt an festen Körpern oder Gasblasen benutzt werden. Der Quelle 31 ist ein Strömungsventil 62 nachgebildet, das für einen konstanten Zuflußdruck sorgt.The bores 20 to 23 are provided with threads and screwed tightly with tubes 25 to 28. The end of the tube 25 extending from the plate 12 is connected to a pressurized source 31 of a flowing medium. The medium can be air as well as gas or water or some other liquid. Gas with or without a solid or liquid content works very satisfactorily in the system 10 , and a liquid containing solids or gas bubbles can also be used. The source 31 is modeled on a flow valve 62 which provides a constant supply pressure.

Da die in dem Hauptkanal 15 strömende Flüssigkeit in ihrem Querschnitt durch die Hauptdüse 15 a reduziert wird, erhöht sich hier die Geschwindigkeit der Strömung. Relativ geringe, an den Steuerkanal 16 angelegte Drücke ergeben einen Steuerstrahl, der im rechten Winkel auf den aus der Hauptdüse 15 a austretenden Strahl auftrifft. Dadurch wird der Hauptstrahl aus der Hauptdüse 15 a beim Vorbeiströmen an der Steuerdüse 16 a beträchtlich abgelenkt, da die aus der Steuerdüse 16 a austretende Strömung ihr Moment der aus der Hauptdüse 15 a austretenden Strömung mitteilt.Since the liquid flowing in the main channel 15 is reduced in its cross section by the main nozzle 15 a, the speed of the flow increases here. Relatively small, applied to the control channel 16 pressures result in a control beam to the from the main nozzle 15 a exiting beam is incident at right angles. As a result, the main jet from the main nozzle 15 a is considerably deflected when flowing past the control nozzle 16 a, since the flow emerging from the control nozzle 16 a communicates its moment of the flow emerging from the main nozzle 15 a.

Tritt aus der Steuerdüse 16 a kein Strahl aus, so fangen die Auffangöffnungen 17 a und 18 a gleiche Anteile des aus der Hauptdüse 15 a austretenden Hauptstrahls auf, so daß der Strömungsdurchsatz durch die Rohre 27 und 28 gleich groß ist. Eine relativ kleine Strömung aus der Steuerdüse 16 a bewirkt, daß die Auffangöffnung 18 a einen wesentlich höheren Anteil des aus der Hauptdüse 15 a ausströmenden Hauptstrahls auffängt, da der Hauptstrahl eine erhebliche Ablenkung durch die Steuerdüse 16 a erfährt. Dieser »Momentenaustausch« hat zur Folge, daß das System 10 als Verstärker wirkt, so daß kleine Druckschwankungen in dem Steuerkanal 16 große Druckschwankungen in den Rohren 27 und 28 zur Folge haben. Das Ergebnis ist somit eine Verstärkung der Druckschwankung des in dem Rohr 26 fließenden Mediums. Der in der Zeichnung dargestellte Verstärker ist im wesentlichen ein Proportionalverstärker, jedoch ist die Erfindung auch bei anderen Arten von Verstärkern anwendbar.If no jet emerges from the control nozzle 16 a, the collecting openings 17 a and 18 a catch equal proportions of the main jet emerging from the main nozzle 15 a , so that the flow rate through the tubes 27 and 28 is the same. A relatively small flow from the control nozzle 16 a causes the collecting opening 18 a to collect a much higher proportion of the main jet flowing out of the main nozzle 15 a , since the main jet is significantly deflected by the control nozzle 16 a. This "exchange of moments" has the consequence that the system 10 acts as an amplifier, so that small pressure fluctuations in the control channel 16 result in large pressure fluctuations in the pipes 27 and 28 . The result is thus an increase in the pressure fluctuation of the medium flowing in the pipe 26. The amplifier shown in the drawing is essentially a proportional amplifier, but the invention can also be used with other types of amplifiers.

Der aus der Hauptdüse 15 a austretende Hauptstrahl ist in dem Bereich, in dem er von dem Steuerstrahl aus der Steuerdüse 16 a beaufschlagt wird, seitlich geführt, also beispielsweise durch die zu beiden Seiten der mittleren Platte 13 aufliegenden Platten 11 und 12, so daß er nicht dem auftreffenden Steuerstrahl ausweichen und dadurch stromabwärts auseinanderströmen kann, wodurch die Steuersteilheit wesentlich herabsinken würde.The main jet emerging from the main nozzle 15 a is laterally guided in the area in which it is acted upon by the control jet from the control nozzle 16 a, for example through the plates 11 and 12 resting on both sides of the middle plate 13 , so that it cannot avoid the impinging control jet and thereby flow apart downstream, whereby the control steepness would decrease significantly.

Claims (4)

Patentansprüche: 1. Strömungsverstärker mit einer stationären Hauptdüse, aus der ein Hauptstrahl austritt, der auf Auffangsöffnungen gerichtet ist, und mit wenigstens einer Steuerdüse, die im wesentlichen quer gegen den Hauptstrahl gerichtet ist und zur Abgabe eines Steuerstrahles dient, durch die der Hauptstrahl ablenkbar ist, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß bei Verwendung untergetauchter Strahlen die Strömung des Hauptstrahls in den Richtungen quer zur Ablenkungsebene durch zwei feste, zur Ablenkungsebene des Hauptstrahls parallelen Wände (11, 12) begrenzt ist. Claims: 1. Flow intensifier with a stationary main nozzle from which a main jet exits, which is directed at collecting openings, and with at least one control nozzle, which is directed essentially transversely against the main jet and serves to emit a control jet through which the main jet can be deflected , characterized in that when submerged jets are used, the flow of the main jet in the directions transverse to the plane of deflection is limited by two solid walls (11, 12) parallel to the plane of deflection of the main jet. 2. Strömungsverstärker mit einer stationären Hauptdüse, aus der ein Hauptstrahl austritt, der auf Auffangöffnungen gerichtet ist, und mit wenigstens einer Steuerdüse, die im wesentlichen quer gegen den Hauptstrahl gerichtet ist und zur Abgabe eines Steuerstrahles dient, durch die der Hauptstrahl ablenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwei die Auffangvorrichtung bildende Auffangöffnungen (17 a, 18 a) für die Strömung durch einen im wesentlichen keilförmig auseinanderlaufenden Teiler getrennt sind, dessen Spitze oder engster Bereich auf die Hauptdüse (15 a) gerichtet ist. 2. Flow intensifier with a stationary main nozzle from which a main jet exits, which is directed at collecting openings, and with at least one control nozzle, which is directed essentially transversely against the main jet and serves to emit a control jet through which the main jet can be deflected, thereby characterized in that two collecting openings (17 a, 18 a) forming the collecting device for the flow are separated by an essentially wedge-shaped diverging divider, the tip or narrowest area of which is directed towards the main nozzle (15 a). 3. Strömungsverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Teiler symmetrisch zur Hauptdüse (15 a) angeordnet ist. 3. Flow amplifier according to claim 1 or 2, characterized in that the divider is arranged symmetrically to the main nozzle (15 a). 4. Strömungsverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptdüse (15 a), die Auffangöffnungen (17 a, 18 a) und die Steuerkanäle (16 a) durch offene Vertiefungen in einer Platte gebildet sind, die durch eine auf der Platte aufliegende Deckplatte abgedeckt sind, die Deckwandungen für jeden der Kanäle (15, 16, 17, 18) und eine der parallelen Wände (11 oder 12) zur Begrenzung des Hauptstrahls quer zu dessen Ablenkungsebene bildet.4. Flow intensifier according to claim 1 or 2, characterized in that the main nozzle (15 a), the collecting openings (17 a, 18 a) and the control channels (16 a) are formed by open depressions in a plate, which by one on the Plate resting cover plate are covered, the top walls for each of the channels (15, 16, 17, 18) and one of the parallel walls (11 or 12) to limit the main beam transversely to the plane of deflection forms.
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