DE1523445B2 - Stroemungsmittelvorrichtung - Google Patents
StroemungsmittelvorrichtungInfo
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Description
hende Wirbelströmung, deren Drehrichtung proportional der Differenz der beiden Strömungsmittelsignale
ist, durch eine Auslaßöffnung 19 austritt.
Dabei können statt der Vorrichtung 13 andere Wirbelquellen wie z. B. die Auslaßöffnungen von Wirbelverstärkern
mit dem Rohr 15 verbunden sein.
Die Säule rotierenden Strömungsmittels, die aus der Auslaßöffnung 19 austritt, bewegt sich auf einem
wendeiförmigen Weg durch das Rohr 15. Das Rohr 15 kann in die obere Platte 12 über eine öffnung 20
(F i g. 2) eingeschraubt sein, wobei das Ende des Rohres 15 bündig mit der unteren Fläche der Platte 12,
wie dargestellt, abschließt.
Die Umfangsgeschwindigkeit des aus dem Rohr 15 austretenden rotierenden Strömungsmittels verursacht
eine Auffächerung des Strömungsmittels, wenn es nicht mehr in dem Rohr 15 oder der Öffnung 20
eingeschlossen gehalten wird.
Das aus dem Rohr 15 austretende Strömungsmittel trifft gegen eine Bodenwand 22 der Kammer 14 mit
einer Drehachse, die senkrecht auf der Ebene der Bodenwand 22 aufsteht, wobei die Wirbelströmung in
der Wirbelkammer 14 die gleiche Drehrichtung wie das aus der Vorrichtung 13 austretende Strömungsmittel
besitzt.
Von der Bodenwand 22 erstreckt sich eine koaxial zur öffnung 20 und zum Rohr 15 liegende öffnung 23,
(F i g. 2) durch die Platte 11, so daß wenigstens ein Teil der Axialkomponente der Strömung in der Wirbelkammer
14 durch die Öffnung 23 austreten kann. Die Anordnung dieser zentrisch liegenden Öffnung 23
mit einem Radius, der kleiner ist als der Radius der Wirbelkammer 14, ergibt einen Wirbelstromverstärker.
Der Durchmesser der Öffnung 23 soll nicht größer sein als der Durchmesser des Wirbels, der gegen die
Bodenwand 22 strömt, weil sonst die Umfangsgeschwindigkeitskomponente des Wirbelstromes aus der
Wirbelkammer 14 mit der axialen Strömungskomponente austreten würde. Die öffnung 23 dient ebenfalls
dazu, einen Auslaß durch ein Rohr 24 für überschüssiges Strömungsmittel zu ermöglichen, das sonst die
Wirbelkammer 14 überschwemmen würde.
Die Wirbelkammer 14 ist mit einer Austrittsöffnung 26 versehen, die zur Mitte der Wirbelkammer 14
ausgerichtet liegt. Die Länge der Seitenwände dieser Austrittsöffnung ist mit dem Buchstaben L bezeichnet
und die Breite bzw. der Abstand zwischen den Seitenwänden mit dem Buchstaben W. Das aus der Austrittsöffnung 26 fließende Strömungsmittel tritt in eine
Kammer 28 mit zwei symmetrischen Seitenwänden 29 und 30 in der Platte 11 ein. Da die Seitenwände der
sich erweiternden Kammer 28 zurückgesetzt sind, ist die Auffächerung des in dieser Kammer 28 fließenden
Strömungsmittels ein lineares Maß für die Richtung und die Geschwindigkeit des Wirbelstromes in der
Wirbelkammer 14. Zwei in die Kammer 28 mündende öffnungen 32 und 33 in der Platte 11 halten den
Druck in der Kammer 28 auf Umgebungsdruck. Durch das Zurücksetzen der Seitenwände 29 und 30
berührt das aus der Austrittsöffnung 26 austretende Strömungsmittel weder die Seitenwand 29 noch die
Seitenwand 30.
Stromabwärts von der Austrittsöffnung 26 und in Verbindung mit dem gegenüberliegenden Ende der
Kammer 28 sind drei Auslaßkanäle 34, 35 und 36 angeordnet. Die Eintrittsöffnung zum Auslaßkanal 35
ist durch die Scheitel von Strömungsmittelteilern 39 und 40 begrenzt, und die Eintrittsöffnungen zu den
Auslaßkanälen 34 und 36 sind ebenfalls durch diese Scheitel und durch die Scheitel zweier Spitzen 37 und
38 begrenzt. Die Spitzen 37 und 38 werden von im wesentlichen kreisförmig gestalteten Abschnitten der
Seitenwände 29 bzw. 30 und durch ein verhältnismäßig kurzes Stück der Seitenwände 34 α und 36 α der
benachbarten Einlasse der Auslaßkanäle 34 bzw. 36 gebildet. Die Scheitel der Spitzen 37 und 38 fangen
ίο seitliche Randteile des Hauptströmungsmittelstromes,
der in die Auslaßkanäle 34, 35 und 36 eintritt, ab, und die kreisförmigen Teile der Seitenwände 29 und 30
leiten diese Randteile in die Öffnungen 32 und 33.
öffnungen 42, 43 und 44 in der Platte 11 sind mit den Auslaßkanälen 34 und 35 bzw. 36 verbunden. Im
allgemeinen wird nur das Strömungsmittel, das aus den öffnungen 42 und 44 austritt, zur Regelung oder
zum Antrieb anderer Strahlverstärker oder Lastvorrichtungen, mit denen die Öffnungen 42 und 44 verbunden
sind, verwendet. Die Öffnung 43 leitet daher im allgemeinen nur Strömungsmittel ab.
Es soll nun die Wirkungsweise der Strömungsmittelvorrichtung 10 betrachtet und angenommen werden,
daß ein Strömungsmittel in der Vorrichtung 13 in Uhrzeigerrichtung gemäß F i g. 1 fließt, wobei in der
Wirbelkammer 14 das Strömungsmittel in der glei- ^ chen Drehrichtung fließt. Das Strömungsmittel tritt-damit
aus der Austrittsöffnung 26 als ein etwas-'diffuser Strom aus. Wenn der Wirbelstrom in-der Wirbelkammer
14 in Uhrzeigerrichtung rotiert, ist das diffuse Strömungsbild in der Kammer 28 zwischen der
Austrittsöffnung 26 und den Einlassen zu den Auslaßkanälen 34, 35 und 36 in bezug auf die Mittellinie C-C
der Strömungsmittelvorrichtung asymmetrisch, weil die Rotationsgeschwindigkeitskomponente des Wirbelstromes
in der Wirbelkammer 14 in Uhrzeigerrichtung versucht, einen größeren Anteil des Stromes von
der Austrittsöffnung 26 auf den Einlaß des Auslaßkanals 34 zu richten als auf den Einlaß des Auslaßkanals
36. Folglich wird eine größere Menge von linearer Strömung in den Auslaßkanal 34 eintreten, eine kleinere
Menge in den Auslaßkanal 35 und eine noch kleinere Menge in den Auslaßkanal 36. Im umgekehrten
Fall, wenn das Strömungsmittel in der Wirbelkammer 14 in Gegenuhrzeigerrichtung rotiert, wird die größte
Strömungsmenge in den Auslaßkanal 36 eintreten und der Auslaßkanal 34 die geringste Menge empfangen.
Die Länge L der parallelen Seitenwände der Austrittsöffnung 26 ist von Bedeutung, weil, falls die Länge L
der öffnung zu groß ist in bezug auf die Breite W, das Strömungsmittel, welches aus der Austrittsöffnung 26
austritt, sich nicht ausreichend fächerartig ausbreitet und demzufolge das Strömungsmittel in der Kammer
28 nur die Form eines begrenzten Stromes von im wesentlichen rechteckiger Querschnittsform annehmen
wird. Der Einlaß zu dem Auslaßkanal 35 fluchtet mit der Austrittsöffnung 26, womit unter den obengenannten
Voraussetzungen praktisch das gesamte Strömungsmittel in den Auslaßkanal 35 eintritt, während
die Auslaßkanäle 34 und 36, falls überhaupt, unter diesen Bedingungen nur sehr wenig empfangen. Ein
anderer extremer Zustand kann auftreten, wenn die Länge L der Austrittsöffnung 26 zu kurz, verglichen
mit der Breite W, ist, so daß das Strömungsmittel, welches aus der Austrittsöffnung 26 austritt, schon
beträchtlich diffus in die Kammer 28 hineingesprüht wird und dadurch Strömungswege einnimmt, die unter
erheblichen Winkeln von der Richtung des durch die
Austrittsöffnung 26 begrenzten Strahles abweichen. Länge L der Austrittsöffnung 26 größer als 1/8 W und
Da die Strömung nicht auf einen relativ gebündelten kleiner als W, dem Abstand der Seitenwände. Es ist
Strahl begrenzt ist, neigt sie dazu, auf die umschlie- ersichtlich, daß die Entfernung zwischen der Austrittsßenden
Seitenwände 29 und 30 beim Austritt aus der öffnung 26 und dem Einlaß zu den Auslaßkanälen
Austrittsöffnung 26 zuzufließen. Trotz der Tatsache, 5 34, 35 und 36 groß genug sein soll, damit sich eine gedaß
die Seitenwände 29 und 30 um einen beträchtli- nügend große Auffächerung zwischen der Austrittschen
Winkel von den Seiten der Auetrittsöffnung 26 öffnung 26 und den Einlassen zu den Auslaßkanälen
zurückgesetzt sind, kann sich ein Hafteffekt ausbil- 34, 35 und 36 entwickeln kann, derartig, daß jeder
den, wodurch die Strömung an der Seitenwand 29 Kanal wenigstens einen Teil des Strömungsmittels
oder 30 haftet, je nachdem, auf welche Seitenwand die io empfängt. Das Strömungsmittel an den Rändern des
Strömung infolge ihrer Drehrichtung in der Wirbel- Hauptstrahles wird durch die Spitzen 37 oder 38 in die
kammer 14 gerichtet ist. Unter diesen Bedingungen Kammer 28 geleitet und zur einen oder anderen der
wird der diffuse Strom dazu neigen, an der Seitenwand öffnungen 32 oder 33, von denen es aus der Strö-29
zu haften, wenn z. B. die Rotationsrichtung in der mungsmittelvorrichtung 10 weggeführt wird.
Wirbelkammer 14 in Uhrzeigerrichtung verläuft, und 15 Druck- oder strömungsempfindliche Vorrichtungen an der Seitenwand 30, wenn der Strom in der Wirbel- oder elektrische Ablesevorrichtungen (nicht dargekammer im Uhrzeigersinn strömt. Wenn der Strom an stellt), die durch die Veränderungen des Strömungsirgendeiner der Seitenwände 29 oder 30 haftet, strömt mittelstromes oder -druckes betätigt werden, können er entweder in die öffnung 32 oder 33, und es tritt an die öffnungen 42, 43 oder 44 angeschlossen werkein Strömungsmittel in die Auslaßkanäle 34, 35 und 20 den, um einen Hinweis auf die Größe und/oder Rich-36 ein. tung des Stromes, der aus der Vorrichtung 13 austritt,
Wirbelkammer 14 in Uhrzeigerrichtung verläuft, und 15 Druck- oder strömungsempfindliche Vorrichtungen an der Seitenwand 30, wenn der Strom in der Wirbel- oder elektrische Ablesevorrichtungen (nicht dargekammer im Uhrzeigersinn strömt. Wenn der Strom an stellt), die durch die Veränderungen des Strömungsirgendeiner der Seitenwände 29 oder 30 haftet, strömt mittelstromes oder -druckes betätigt werden, können er entweder in die öffnung 32 oder 33, und es tritt an die öffnungen 42, 43 oder 44 angeschlossen werkein Strömungsmittel in die Auslaßkanäle 34, 35 und 20 den, um einen Hinweis auf die Größe und/oder Rich-36 ein. tung des Stromes, der aus der Vorrichtung 13 austritt,
Daher ist eine genaue Beziehung zwischen der Lan- zu erhalten. Da die größten Differenzen im Ströge
L und der Breite W der Austrittsöffnung 26 herzu- mungsmittelstrom und -druck zwischen den Auslaßstellen,
damit eine vorbestimmte fächerartige Strö- kanälen 34 und 36 auftreten, werden derartige Ein-^
mung in der Kammer 28 auftritt, wobei der Strom ei- 35 richtungen im allgemeinen so angeschaltet, daß sie das
nerseits nicht so gebündelt ist, daß er nur in einen Ausgangssignal der öffnungen 42 und 44 empfangen.. ^
Auslaßkanal eintritt, und andererseits auch nicht |it Das Strömungsausgangssignal aus den öffnungen 42
aufgefächert wird, daß ein Haften zwischen dem und 44 kann auch als Steuersignal zu Steü'erdüsen
Strom und einer der Seitenwände eintritt. Die Auffä- einer Strahlablenkungsvorrichtung eines Strahlvercherung
soll daher so sein, daß jeder der Auslaßka- 30 stärkers geleitet werden, so daß ein Wirbelstrom vernäle
34, 35 und 36 wenigstens eine bestimmte Teil- hältnismäßig kleiner Energie eines Wirbelverstärkers
menge des Strömungsmittels empfängt, unabhängig schließlich die Verschiebung eines Arbeitsstrahles revom
Drehsinn des Strömungsmittels in der Wirbel- lativ hoher Energie steuert, der in eine Wechselwirkammer
14. kungskammer eines Verstärkers vom Strahlablen-
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die 35 kungstyp eintritt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Strömungsmittelvorrichtung mit einer in 5 Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfineiner
zylindrischen Wirbelkammer rotierenden dungsgemäß die Wirbelströmung in der Wirbelkam-Wirbelströmung,
welche aus einer Austrittsöff- mer von einer radialen Austrittsöffnung, deren Länge
nung entsprechend der Geschwindigkeit der Wir- etwa zwischen 10 % und höchstens etwa 100 °/o der
belströmung diffus austretend auf mehrere anein- Breite der Austrittsöffnung beträgt, auf fächerartig in
ander angrenzende Auslaßkanäle auftrifft, da- io einer Ebene senkrecht zur Wirbelkammerachse andurch
gekennzeichnet, daß die Wirbel- geordnete Auslaßkanäle auftrifft, derart, daß zusätzströmung
in der Wirbelkammer (14) von einer ra^ lieh entsprechend der Richtung des Wirbels die Ausdialen
Austrittsöffnung (26), deren Länge (L) laßkanäle unterschiedliche Mengen der Strömung aufetwa
zwischen 10 % und höchsten etwa 100 % der fangen.
Breite (W) der Austrittsöffnung (26) beträgt, auf 15 Damit wird also auf direkte und empfindliche
fächerartig in einer Ebene senkrecht zur Wirbel- Weise unmittelbar aus der Wirbelbewegung ein lineakammerachse
(C-C) angeordnete Auslaßkanäle rer Ausgangsstrom abgeleitet. Die Richtung des aus
(34, 35, 36) auf trifft, derart, daß zusätzlich ent- der öffnung austretenden Stromes, der im wesentlisprechend
der Richtung des Wirbels die Auslaß- chen fächerartig ist, ist abhängig von Richtung und
kanäle unterschiedliche Mengen der Strömung 20 Größe der Wirbelbewegung. Der Strom trifft dadurch
auffangen. in unterschiedlicher Stärke auf die verschiedenen Auf-
2. Strömungsmittelvorrichtung nach An- fangöffnungen, an denen ein lineares Strömungssignal
spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen oder auch gegebenenfalls ein Drucksignal unmittelbar
der radialen Austrittsöffnung (26) und den Aus- abgenommen werden kann.
laßkanälen (34, 35, 36) eine erweiterte Kammer 25 Die Wirbelkammer kann eine zentrale Auslaßöff-(28)
angeordnet ist. . nung eines Wirbelstromvewrstärkers sein, bei demeinsf^
--~- radialen Potentialströmung auf einem gegenüber dem
Radius der Auslaßöffnung größeren Radius" durch eine tangentiale Steuerströmung eiu-iDrehimpuls er-
30 teilt wird. Das Ausgangssignal eines Wirbelstromverstärkers,
das ein Drehsignal ist, wird durch die oben erläuterte Strömungsmittelvorrichtung unmittelbar
und in empfindlicher Weise in ein lineares Ausgangs-
Die Erfindung betrifft eine Strömungsmittelvor- signal umgesetzt. Hierfür ist nicht nur der Aufwand
richtung mit einer in einer zylindrischen Wirbelkam- 35 sehr gering, sondern es sind vor allen Dingen keine bemer
rotierenden Wirbelströmung, welche aus einer weglichen, also einem Verschleiß unterworfenen Teile
Austrittsöffnung entsprechend der Geschwindigkeit erforderlich.
der Wirbelströmung diffus austretend auf mehrere an- Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist zwi-
einander angrenzende Auslaßkanäle auftrifft. sehen der radialen Austrittsöffnung in der Wandung
In der älteren deutschen Patentanmeldung 4° der Wirbelkammer und den Auffangkanälen eine er-P
15 23 443.2-53 ist eine Strömungsmittelvorrichtung weiterte Kammer angeordnet. Gegebenenfalls kann
vorgeschlagen, bei, der in einer Wirbelkammer eine diese Kammer durch öffnungen entlüftet sein.
Wirbelströmung rotiert, deren Geschwindigkeit da- Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen an
Wirbelströmung rotiert, deren Geschwindigkeit da- Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen an
durch festgestellt wird, daß diese Wirbelströmung aus Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es stellt dar
einer Austrittsöffnung diffus austretend auf mehrere 45 Fig. 1 eine ,perspektivische Ansicht einer Ströaneinander
angrenzende Auslaßkanäle auftrifft, wo- mungsmittelvorrichtung nach der Erfindung,
bei die Breite des Diffusionskegels an seiner Grund- F i g. 2 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, ge-
bei die Breite des Diffusionskegels an seiner Grund- F i g. 2 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, ge-
flache und demgemäß die Beaufschlagung auch weiter maß der Linie 2-2 der F i g, 1 und
außenliegender Auslaßkanäle ein Maß für die Ge- F i g. 3 einen Teil der Strömungsmittelvorrichtung
außenliegender Auslaßkanäle ein Maß für die Ge- F i g. 3 einen Teil der Strömungsmittelvorrichtung
schwindigkeit der Wirbelströmung ist. Die Richtung 50 in der Draufsicht.
der Wirbelströmung ist mit dieser Anordnung nicht Wie in F i g. 1 dargestellt, ist die Strömungsmittel-
feststellbar, vorrichtung 10 mit ihren Kanälen und Räumen in
Durch die französische Patentschrift 1 283 184 ist einer flachen Platte 11 durch Pressen, Fräsen, Gießen,
ein Strömungs-Proportionalverstärker bekannt, bei Ätzen oder ein ähnliches Verfahren hergestellt. Eine
dem ein aus einer Düse austretender Leistungstrahl :55 .zweite Platte 12 dient zur Abdeckung der Platte 11,
auf einen Strömungsmittelteiler trifft, der stromab- und beide Platten sind flüssigkeitsdicht miteinander
wärts von der Düse angeordnet ist und zwei Auslaß- verbunden. Die Platten 11 und 12 sind zum Zwecke
öffnungen voneinander trennt. Seitlich auf den Lei- der Darstellung des Aufbaues als aus einem transpastungsstrahl
sind Steuerdüsen gerichtet, aus denen ein renten Material hergestellt dargestellt.
Steuerstrom auf den Leistungsstrom trifft. Durch 60 Die Vorrichtung, in welcher eine Wirbelströmung Wechselwirkung mit dem Steuerstrom wird der Lei- hervorgerufen wird, ist allgemein durch das Bezugsstungsstrom abgelenkt und tritt dadurch je nach dem zeichen 13 bezeichnet und mit einer zylindrischen Grad der Ablenkung unterschiedlich in die Auslaßöff- Wirbelkammer 14 in der Platte 11 durch ein Rohr 15 nungen ein. Zur unmittelbaren Abtastung von Wirbel- verbunden.
Steuerstrom auf den Leistungsstrom trifft. Durch 60 Die Vorrichtung, in welcher eine Wirbelströmung Wechselwirkung mit dem Steuerstrom wird der Lei- hervorgerufen wird, ist allgemein durch das Bezugsstungsstrom abgelenkt und tritt dadurch je nach dem zeichen 13 bezeichnet und mit einer zylindrischen Grad der Ablenkung unterschiedlich in die Auslaßöff- Wirbelkammer 14 in der Platte 11 durch ein Rohr 15 nungen ein. Zur unmittelbaren Abtastung von Wirbel- verbunden.
bewegungen eines Strömungsmittels und zur Bestim- 65 Bei der Vorrichtung 13 bildet sich die Wirbelströmung
der Richtung der Wirbelbewegung ist ein derar- mung dadurch, daß durch zwei Rohre 16 und 17 Strötiger
Verstärker nicht geeignet. mungsmittelsignale einer Wirbelkammer 18 exzen-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine trisch zugeführt werden, wobei die dadurch entste-
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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