DE1300036B

DE1300036B - Stroemungsimpulsgenerator

Info

Publication number: DE1300036B
Application number: DES82904A
Authority: DE
Inventors: Bauer Peter
Original assignee: Sperry Rand Corp
Current assignee: Sperry Corp
Priority date: 1961-12-28
Filing date: 1962-12-15
Publication date: 1969-07-24
Also published as: GB957859A; CH403360A; US3204652A

Description

Es sind bereits Strömungsimpulsgeneratoren mit einer eine öffnung aufweisenden Kammer bekannt, in welche ein aus einer Düse austretender Arbeitsstrahl ablenkbar ist. Bei seiner Ablenkung in die Kammer erzeugt der Arbeitsstrahl einen Rückstau, welcher ihn in seine ursprüngliche Lage zurücklenkt. Die bekannten Strömungsimpulsgeneratoren erfordern besondere Leitungen, um den Arbeitsstrahl in die Kammer abzulenken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau derartiger Strömungshnpulsgeneratoren zu vereinfachen und eine Ablenkung des Arbeitsstrahles in die Kammer ohne besondere Leitungen zu ermöglichen. Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem Strömungsimpulsgenerator der eingangs genannten Art' dadurch, daß die öffnung der Kammer zur Erzeugung einer Ejektorwirkung durch den Arbeitsstrahl unmittelbar an dem nicht abgelenkten Arbeitsstrahl angrenzt.
Bei der Anordnung nach der Erfindung erzeugt der Arbeitsstrahl, wenn er an der Einlaßöffnung der Kaminer vorbeigeleitet wird, dort ein Vakuum. So- bald das Vakuum in der Kammer eine gewisse Größe erreicht hat, wird der Arbeitsstrahl infolge des sich ergebenden Druckabfalles in die Kammer abgelenkt; sobald der Rückstau in der Kammer eine bestimmte Größe erreicht hat, wird der Arbeitsstrahl wieder in die Ausgangslage zurückgelenkt, und das Spiel wiederholt sich.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine Aufsicht auf ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, teilweise im Schnitt, F i g. 1 a eine Stirnansicht der in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung mit Mitteln, welche die Arbeitsströmung in die Vorrichtung leiten, F i g. 2 ein Schema eines anderen Ausführungsbeispiels und F i g. 3 ein Schema eines weiteren Ausführungsbeispiels.
Wie F i g. 1 und 1 a zeigt, besteht die mit Strömung betriebene Vorrichtung 10 aus drei Schichten 12, 14 und 16, wobei sich die Schicht 14 zwischen den Schichten 12 und 16 befindet und mit diesen durch geeignete (nicht gezeigte) Mittel, wie Schrauben oder Zement, fest verbunden ist. Die Schichten 12, 14 und 16 können aus Metall, Kunststoff oder einem anderen geeigne',en Material bestehen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel bestehen die Schichten z. B. aus einem durchsichtigen Kunststoff.
Die Schicht 14 weist eine Aussparung auf, die beispielsweise durch Heraussehneiden oder Herausstanzen hergestellt sein kann. Die gesamte Aussparung wird mit Aussparung 18 bezeichnet. Zu ihr gehören ein Strömungseinlaß 20, ein Strömungsaustrittskanal 22 sowie eine Regelkammer 24. Der Strömungseinlaß 20 weist eine sich verengende Austrittsöffnung bzw. Düse 26 auf, die mit dem Austrittskanal 22 und der Regelkammer 24 verbunden ist. Der hier verwendete Begriff »Düse« bezieht sich auf eine Austrittsöffnung mit parallelen, auseinandergehenden oder zusammenlaufenden Wänden oder auf irgendeine andere konventionell ausgebildete Austrittsöffnung. Der Strömungseinlaß 20 steht mit einer Bohrung 28 der Schicht 16 in Verbindung. Der Austrittskanal 22 ist an seinem Auslaßende mit verschiedenen (nicht gezeigten) Steuer- bzw. Arbeitsgeräten verbunden, um die gewünschten Arbeitsfunktionen auszuführen. Die Bohrung 28 kann zur Aufnahme einer mit einem Außengewinde versehenen Leitung 30 ein Gewinde haben. Das aus der Schicht 16 hervorragende Ende der Leitung 30 ist mit einer Druckströmungsquelle 32 verbunden. Als Druckströmung können beispielsweise Gas oder Luft sowie Wasser oder eine andere Flüssigkeit verwendet werden. In Verbindung mit der Strömungsquelle 32 können Druckregeleinrichtungen, wie z. B. ein Ventil 34, benutzü werden, um eine kontinuierlich fließende Strömung unter einem bestimmten Druck zuzufünren. Derartige Strömungsregeleinrichtungen sind von herkömmlicher Bauart.
Die Regelkammer24 enthält einen zweidimensionalen Kolben 36. Dieser Kolben ist mit einer Kolbenstange38 versehen, miLtels derer er in der Kammer verstellt werden kann. Auf diese Weise kann das je- weilige Momentanvolumen der Kammer bestimmt werden.
Zum Zweck der Beschreibung sei angenommen, daß die von der Quelle 32 kommende und über den Einlaß 20 in die Vorrichtung fließende Strömung unter einem bestimmten Aimosphärenüberdruck steht. Bei Eintritt in die Düse 26 verkleinert sich der Strömungsquerschnitt, so daß die Strömung mit erhöhter Gescliwindigkeit weiterfließt. Die im Querschnitt reduzierte Strömung (Pfeil 40) wird mit Arbeitsströmung der Vorrichtung bezeichnet. Der Austrittskanal 22 und die Regelkammer24 sind so zueinander angeordnet, daß die Arbeitsströmung bei Nichtvorhandensein einer auf sie einwirkenden internen oder externen Kraft aus der Düse26 geradeaus ungehindert weiteriließt und die Vorrichtung über den Austrit-iskana122 wieder verläßt.
In diesem Fall wird jedoch die Regelkammer teilweise evakuiert, da die Arbeitsströmung die Zone 42 durchfließt und der Auslaßkana122 hier mit der Regelkammer24 in Verbindung steht. Die in der Zone42 stattfindende Pumpwirkung wird allgemein mit »Auspumpen mittels eines Strahls« bezeichnet. Bedingt durch dieses Auspumpen entsteht zwischen der der Regelkammer zugewandten Seite der Arbeitsströmung und der gegenüberliegenden Seite der Arbeitsströmung ein Druckgefälle. Sobald dieses Druckgefälle eine ausreichende Größe erreicht hat, wird die Arbeitsströmung ganz oder teilweise in die Regelkammer 24 geleitet, wodurch der Druck in dieser Kammer nahezu sofort ansteigt. Erreicht der Druck in der Kammer 24 dann eine Höhe, die über dem von der Arbeitsströmung erzeugten Druck liegt, wird die Arbeitsströmung wieder aus der Regelkammer 24 herausgedrückt und in ihre ursprüngliche Bahn in Richtung zum Auslaß des Austrittskanals 22 geleitet.
Die Arbeitsströmung kann als ein Strömungsausgangsimpuls angesehen werden. Die Dauer bzw. Länge dieses Impulses ist dabei gleich der Zeitdauer, in welcher die Arbeitsströmung ungehindert fließt, d. h., in der sie durch den Austrittskanal 22 strömt. Der Impuls wird aufgehoben, sobald die Arbeitsströmung unterbrochen wird, d. h., sobald die Strömung in die Steuerkammer abgelenkt wird.
Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß die Arbeitsströmung geradeaus in Richtung zum Auslaß des Austrittskanals 22 weiterfließt, solange der in der Regelkammer 24 erzeugte Unierdruck noch nicht ausreicht, die Arbeitsströmung in die Regelkammer umzulenken. Je kleiner das Volumen der Kammer 24 ist, desto eher wird der Unterdruck erreicht, bei dem die Arbeitsströmung umgelenkt wird. Mit anderen Worten: Je kleiner das Volumen der Kammer 24 ist, desto kürzer sind die Ausgangsimpulse, und je kürzer diese Impulse sind, desto höher liegt die Impulsdichte. Umgekehrt ist die Dichte der erzeugten Impulse um so kleiner, je größer das Volumen der Regelkammer 24 ist.
Das Volumen der Regelkammer 24 wird durch die Stellung des Kolbens 36 in der Kammer bestimmt. Je tiefer sich der Kolben in der Kammer befindet, desto kleiner ist das Volumen der Kammer, so daß sich eine höhere Impulsdichte ergibt. Daraus ergibt sich, daß die Impulsdichte durch die Verstellung des Kolbens weitgehend und allmählich geänder-. werden kann.
Die Steuerung der Ausgangsimpulsdichte durch die Regelkammer 24 muß nicht unbedingt durch die Änderung des Kammervolumens erfolgen. Alternativ kann z. B. eine -enauso wirksame Steuerung dadurch vorgesehen werden, daß der Druck in der Kammer 24 bei gleichbleibendem Kammervolumen geändert wird. Eine derartige Druckregelung läßt sich beispielsweise mittels eines Glühdrahtes realisieren, wobei der Glühdraht in der Regelkammer angeordnet und von Strom durchflossen wird, um Wärme zu erzeugen. Die durch den Glühdraht entwickelte Wärme führt zu einem Temperatur- und Druckanstieg in der Kammer 24. Durch diese Temperaturänderung wird die Arbeitsströmung derart beeinflußt, daß sie die Kammer in der zuvor beschriebenen Weise wieder verläßt. Die vom Glühdraht erzeugte Wärmemenge bestimmt dabei die Zeit, die zum Aufbau des Druckes in der Kammer erforderlich ist, bei dem die Arbeitsströmung umgelenkt wird.
F i g. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gleiche Teile sind hier mit gleichen Bezugszeichen versehen. Mit Ausnahme der neben der Regelzone 42 befindlichen öffnung 44 entspricht Dieb ses Ausführungsbeispiel der in F i g. 1 und 1 a gezeigten Vorrichtung. Die öffnung 44 hat den Zweck, einen zusätzlichen Druck auf die eine Seite der Arbeitsströmuno, einwirken zu lassen, um darnh die Ab- lenkung der Strömung in die Regelkammer 24 zu unterstützen. So kann die öffnung 44 auf verschiedene Art zur Beeinflussung bzw. Regelung' der Dichte der Ausgangsimpulse verwendet werden. Die öffnung kann dabei entweder mit der Außenluft oder mit einer anderen geeigneten Druckquelle in Verbindung stehen, je nachdem, wie das betreffende System ausgelegt ist und welche Ergebnisse erzielt werden sollen.
F i g. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Auch hier sind die einzelnen Teile wieder mit denselben Bezugszeichen versehen, wenn sie den in F i g. 1 gezeigten Teilen ähnlich sind. Die Vorrichtung in F i g. 3 enthält eine Leitungsschleife 46, die vom Austrittskanal 22 bei 48 abzweigt. Diese Schleife 46 verbindet den unteren Teil des Austrittskanals 22 mit der Regelzone 42. Bei diesem Ausführungsbeispiel strömt ein Teil der durch den Austrittskanal 22 fließenden Strömung über die Schleifenleitung 46 wieder zur Regelzone 42 zurück. Durch diese Anordnung ergibt sich ein zusätzliches Kraftmoment, das zum Umlenken der Arbeiisströmung 40 in die Kammer 24 verwendet wird.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können die hier in im wesentlichen zweidimensionaler Form dargestellten und beschriebenen Vorrichtungen auch eine dreidimensionale Form haben. Insbesondere braucht z. B. die Regelkammer nicht zweidimensional zu sein, sondern kann als Zylinder ausgebildet sein und einen Kolben mit der üblichen zylindrischen Form haben. Darüber hinaus kann auch die Anzahl der Arbeitssirömungseinlässe, der Regelkammern sowie der Arbeitsströmungsauslässe den jeweiligen Erfordernissen entsprechend geändert werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Strömungsimpulsgenerator mit einer eine öffnung aufweisenden Kammer, in welche ein aus einer Düse austretender Arbeitsstrahl ablenkbar ist, um in dieser einen Rückstau zu erzeugen, welcher den Arbeitsstrahl wieder in seine ursprüngliche Lage zurücklenkt, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die öffnung der Kammer (18) zur Erzeugung einer Ejektorwirkung durch den Arbeitsstrahl unmittelbar an dem nicht abgelenkten Arbeitsstrahl an-renzt.
2. Strömungsimpulsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsstrahl (40) im ungelenkten Zustand in einen Ausgangskanal (22) fließt. 3. Strömungsimpulsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (36, 38) zur Änderung des Volumens der Kammer (18) vorgesehen sind. 4. Strömungsimpulsgenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Änderung des Kammervolumens ein Kolben (36, 38) vorgesehen ist, der in der Kammer (18) verstellt werden kann. 5. Strömungsimpulsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, mit denen der Druck in der Kammer (18) verändert werden kann. 6. Strömungsimpulsgenrator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckänderung in der Kammer (18) durch einen elektrisch erwärmbaren Glühdraht erfolgt.