DE1523583C3

DE1523583C3 - Fluidic turbulence enhancer

Info

Publication number: DE1523583C3
Application number: DE19661523583
Authority: DE
Inventors: Robert Francis Trumbull Conn. O'keefe (V.St.A.)
Original assignee: Automatic Switch Co
Current assignee: Automatic Switch Co
Priority date: 1965-04-28
Filing date: 1966-04-21
Publication date: 1975-07-03
Also published as: DE1523583B2; DE1523583A1

Description

Die Erfindung betrifft einen fluidischen Turbulenzverstärker mit einer Wechselwirkungskammer, in die eine Leistungsstrahldüse, quer dazu eine Steuerdüse, ein koaxial zur Leistungsstrahldüse gegenüberliegender Ausgangskanal und, am Ausgangsende der Wechselwirkungskammer, eine Entlüftungseinrichtung einmünden.The invention relates to a fluidic turbulence intensifier with an interaction chamber in the one power jet nozzle, transversely to it a control nozzle, one coaxially opposite to the power jet nozzle Exit channel and, at the exit end of the interaction chamber, a vent merge.

Übliche fluidische Turbulenzverstärker weisen zwei Betriebszustände auf, nämlich einen Betriebszustand mit laminarer Strömung und einen solchen mit turbulenter Strömung. Beim laminaren Betriebszustand strömt das Fluid laminar zwischen der Leistungsstrahldüse und dem Ausgangskanal durch die Kammer, so daß durch den ausgangsseitigen Fluiddruck ein mit dem Ausgangskanal verbundenes Stellglied in Abhängigkeit von der Änderung des Fluiddruckes betätigt wird. Wenn andererseits die Strömung zwischen der Leistungsstrahldüse und dem Ausgangskanal turbulent wird, kommt wenigstens ein beträchtlicher Teil des Fluids nicht mehr am Ausgangskanal an, so daß das Stellglied demzufolge nicht mehr mit Druck beaufschlagt wird.Usual fluidic turbulence intensifiers have two operating states, namely one operating state with laminar flow and one with turbulent flow. In the laminar operating state the fluid flows laminar between the power jet nozzle and the output channel through the Chamber, so that an actuator connected to the output channel by the fluid pressure on the output side is operated in response to the change in fluid pressure. If on the other hand the current becomes turbulent between the power jet nozzle and the outlet channel, comes at least one a considerable part of the fluid no longer at the outlet channel, so that the actuator accordingly is no longer pressurized.

Ein fluidischer Turbulenzverstärker der genannten Art ist in »Proceedings of the Fluid Amplification Symposium«, Mai 1964, Vol. II, S. 261 bis 264, insbesondere Fig. 6, beschrieben. Dieser bekannte Turbulenzverstärker weist nahe dem Ausgangsende der Wechselwirkungskammer auf der der Steuerdüse gegenüberliegenden Seite einen quer zur Richtung der Leistungsstrahldüse bzw. des Ausgangskanals liegenden einzigen Kanal auf, welcher die Entlüftungseinrichtung bildet. Diese unsymmetrische Anordnung der Entlüftungseinrichtung bezüglich des Ausgangskanals hat den Nachteil, daß der Übergang von laminarer zu turbulenter Strömung bei Ansteuerung der Wechselwirkungskammer über die Steuerdüse nicht hinreichend rasch, präzise und eindeutig erfolgt, wobei in der Nähe des Ausgangskanals eine Rest-Laminarität aufrechterhalten bleiben kann, welche die Stabilität des turbulenten Betriebszustandes beeinträchtigen kann.A fluidic turbulence amplifier of the type mentioned is in "Proceedings of the Fluid Amplification Symposium ", May 1964, Vol. II, pp. 261 to 264, in particular FIG. 6, described. This well-known turbulence enhancer points near the exit end of the interaction chamber on the one opposite the control nozzle Side one lying transversely to the direction of the power jet nozzle or the output channel single channel, which forms the ventilation device. This unbalanced arrangement the venting device with respect to the outlet channel has the disadvantage that the transition from laminar too turbulent flow when controlling the interaction chamber via the control nozzle occurs sufficiently quickly, precisely and clearly, with a residual laminarity in the vicinity of the exit channel can be maintained, which affect the stability of the turbulent operating state can.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Betriebscharakteristiken, wie Stabilität, Druckabfall durch Übergang von laminarer in turbulente Strömung, Abschirmung äußerer Schallwellen, zu verbessern. The invention is based on the object of the operating characteristics, like stability, pressure drop due to the transition from laminar to turbulent flow, Shielding of external sound waves.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Turbulenzverstärker der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß die Entlüftungseinrichtung zwei Kanäle an einander gegenüberliegenden Seiten derAccording to the invention, this object is achieved with a turbulence intensifier of the type mentioned at the beginning solved in that the venting device has two channels on opposite sides of the

ίο Wechselwirkungskammer aufweist.ίο has interaction chamber.

Der wesentliche Erfindungsgedanke besteht also darin, daß das turbulente Fluid am Ausgangsende der Wechselwirkungskammer gleichzeitig von beiden Seiten der Kammer aus in die Atmosphäre abgeleitet wird. Hierdurch ist es möglich, ein Steuersignal sehr geringer Intensität zur Bewirkung des Überganges vom laminaren zum turbulenten Betriebszustand zu verwenden. Dies ist dann von besonderem Vorteil, wenn das Fluid als Arbeitsmedium des Steuersignals verwendet wird, da der Steuersignaldruck bei einer komplexen Anlage auf eine sehr große Anzahl verschiedener Steuerpunkte verteilt werden muß.The essential idea of the invention is that the turbulent fluid at the output end the interaction chamber is discharged into the atmosphere from both sides of the chamber at the same time will. This makes it possible to use a very low intensity control signal to effect the transition to use from the laminar to the turbulent operating state. This is of particular advantage when the fluid is used as the working medium of the control signal, since the control signal pressure at a complex system must be distributed to a very large number of different control points.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Wechselwirkungskammer von der Leistungsstrahldüse hin zum Ausgangsende divejgiert. Dadurch, daß die Kammer konisch oder allgemein sich erweiternd ausgebildet ist, wobei die Breite oder der Durchmesser der Kammer von der Leistungsstrahldüse zum Ausgangsende her zunimmt, ergeben sich weitere Vorteile hinsichtlich der Betriebsstabilität, verglichen mit den bekannten Turbulenzverstärkern der in Rede stehenden Art. Bei verschiedenen Anwendungszwecken kann dies von besonderer Bedeutung sein, weil nämlich, wenn die Kammerwände parallel zum laminaren Fluidstrahl stehen, Pfeiftöne erzeugt und von den Kammerwänden in das Kammerinnere reflektiert werden können, die unter Umständen eine so starke Störung bewirken, daß der normalerweise vorhandene laminare Fluidstrahl turbulent wird, oder aber Störungen, die verhindern, daß die turbulente Strömung nach dem Abnehmen des Steuersignals in den laminaren Betriebszustand zurückgeht. Die kelchartige oder konische Ausbildung bewirkt, daß Wellen dieser Art in Richtung des Fluidstrahles und auf die Entlüftungskanäle hin geleitet werden, so daß sie mit der Laminarströmung nicht in Wechselwirkung treten können. Eine weitere Ausbildungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß zwischen der Einmündung der Kanäle und dem Inneren der Wechselwirkungskammer ein poröses, schalldämmendes Material angeordnet ist. Durch die vorgesehene Schicht aus porösem, schalldämmenden Material an der angegebenen Stelle wird verhindert, daß Störgeräusche, Schwingungen und andere Störungen den Übergang von einem Betriebszustand auf den anderen bei bestimmten Betriebsumgebungen beeinträchtigen, wodurch die Betriebsstabilität herabgesetzt würde. In der nachfolgenden Beschreibung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung im einzelnen erläutert. Dabei zeigtA preferred embodiment of the invention is characterized in that the interaction chamber dived from the power jet nozzle to the exit end. Because the chamber is conical or is generally designed to widen, the width or the diameter of the chamber increases from the power jet nozzle to the exit end, there are further advantages in terms of the operational stability, compared with the known turbulence intensifiers of the type in question For various purposes, this can be of particular importance because, namely, when the Chamber walls are parallel to the laminar fluid jet, whistling sounds are generated and by the chamber walls can be reflected into the interior of the chamber, which under certain circumstances cause such a strong disturbance, that the normally present laminar fluid jet is turbulent, or disturbances that prevent the turbulent flow from entering the laminar operating state after the control signal has been removed going back. The cup-like or conical design causes waves of this type in Direction of the fluid jet and are directed towards the ventilation channels, so that they are with the laminar flow cannot interact. Another embodiment of the invention is characterized by the fact that between the confluence of the channels and the interior of the interaction chamber a porous, sound-absorbing material is arranged. Through the intended shift made of porous, sound-absorbing material at the specified point prevents interference noises, Vibrations and other disturbances cause the transition from one operating state to the other when certain Adversely affect operating environments, which would reduce operational stability. In the following description, an embodiment of the invention is based on the drawing explained in detail. It shows

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen fluidischen Turbulenzverstärker mit axialen Schnitt, F i g. 2 eine Schnittdarstellung entlang der LinieH-II von Fig. 1 und1 shows a fluidic turbulence booster according to the invention with axial section, F i g. 2 is a sectional view along the line H-II of Fig. 1 and

Fig. 3 eine Schnittdarstellung entlang der Linie III-III von Fig. 1.
Der in Fig. 1 gezeigte Turbulenzverstärker besitztFIG. 3 shows a sectional illustration along the line III-III from FIG. 1.
The turbulence enhancer shown in FIG. 1 has

einen Hauptkörper 210 mit einer länglichen axialen Bohrung, in der eine mit einer glatten Axialbohrunga main body 210 with an elongated axial bore in one with a smooth axial bore

213 versehene Leistungsstrahldüse 212 befestigt ist. Das äußere Ende der Bohrung 213 ist über eine Leitung mit einer den Fluiddruck erzeugenden Pumpe213 provided power jet nozzle 212 is attached. The outer end of the bore 213 is via a conduit with a pump generating the fluid pressure

214 verbunden, während die Bohrung 213 einen mit dem verengten Endabschnitt einer am Ausgangsende des Hauptkörpers 210 befindlichen trichterförmigen Wechselwirkungskammer 217 bildet. Die trichterförmige Wechselwirkungskammer ist seitlich durch eine sich erweiternde Streufläche 218 begrenzt und divergiert somit von der Leitungsstrahldüse 212 zum Ausgangsende 223. Am Ausgangsende des Hauptkörpers 210 ist ein Ring 224 befestigt, in dessen Bohrung ein Ausgangsrohr 226 mit einem Ausgangskanal 227 fest angeordnet wird. Das innere Ende des Rohres 226 liegt in der Kammer 217 und ist koaxial mit der Leistungsstrahldüse 212 ausgerichtet, während der Ausgangskanal außen mit einem durch den Verstärker zu steuernden Gerät (Stellglied) 231 verbunden ist.214 connected, while the bore 213 one with the narrowed end portion one at the output end of the main body 210 located funnel-shaped interaction chamber 217 forms. The funnel-shaped Interaction chamber is laterally bounded and diverged by a widening scattering surface 218 thus from the line jet nozzle 212 to the exit end 223. At the exit end of the main body 210 a ring 224 is attached, in the bore of an output tube 226 with an output channel 227 fixed is arranged. The inner end of tube 226 resides in chamber 217 and is coaxial with the power jet nozzle 212 aligned while the output channel is outside with a through the amplifier too controlling device (actuator) 231 is connected.

Nahe dem Ausgangsende 223 des Hauptkörpers 210 bzw. der Kammer 217 liegen zwei radiale Entlüftungskanäle 221 und 222. Einen Teil des inneren Endes des Ausgangsrohres 226 bildet ein Ring 253 aus einem zellenförmigen oder schwammähnlichen Material mit sehr kleinen offenen Poren, welcher so angeordnet ist, daß das gesamte durch die Ausgangskanäle 221 und 222 abströmende Fluid durch den Ring 253 hindurchströmen muß. Daher absorbiert das poröse Material des Ringes 253 die abgelenkten, von innen kommenden Schallwellen, abgehalten von der sich erweiternden Streufläche 218, und schirmt außerdem die Strömung in der spitz zulaufenden Kammer 217 gegen alle von außen durch die Entlüftungskanäle kommenden Schallwellen ab.Near the outlet end 223 of the main body 210 or the chamber 217 are two radial venting channels 221 and 222. A ring 253 forms part of the inner end of the exit tube 226 made of a cell-shaped or sponge-like material with very small open pores, which is so is arranged that all of the fluid flowing out through the outlet channels 221 and 222 through the Ring 253 must flow through. Therefore, the porous material of the ring 253 absorbs the deflected, sound waves coming from within, kept away by the widening scattering surface 218, and shields also the flow in the tapered chamber 217 against all from the outside through the ventilation channels coming sound waves.

Die bei dem Turbulenzverstärker vorgesehene Steuereinrichtung weist eine radial zum Hauptkörper verlaufende Steuerdüse 232 auf, die, in die divergierende Kammer 217 an einem in Strömungsrichtung unmittelbar hinter der Leistungsstrahldüsenöffnung befindlichen Punkt mündet, wobei das äußere Ende der Steuerdüse 232 in eine in einem rohrförmigen Stutzen 234 vorgesehene Bohrung 233 mündet. Der Stutzen 234 ist mit dem Hauptkörper 210 verbunden. Für das Auslösen von Steuerimpulsen oder anderen Signalen in der Steuerdüse 232 kann eine beliebige Signalgebeeinrichtung verwendet werden.The control device provided in the turbulence booster has a radial to the main body extending control nozzle 232, which, in the diverging chamber 217 at one in the flow direction opens directly behind the power jet nozzle opening point, the outer end of the control nozzle 232 opens into a bore 233 provided in a tubular connection piece 234. Of the Port 234 is connected to the main body 210. For triggering control impulses or others Any signaling device can be used for signals in the control nozzle 232.

Beim Betrieb des Turbulenzverstärkers fließt die Strömung normalerweise laminar aus der Leistungsstrahldüse 212 und dem Kammerabschnitt 220 und ist auf den Ausgangskanal 227 gerichtet, so daß derIn operation of the turbulence intensifier, the flow normally flows in a laminar manner from the power jet nozzle 212 and the chamber section 220 and is directed to the output channel 227 so that the

ίο Druckpegel des Fluids im Ausgangskanal 227 normalerweise relativ hoch ist. Wenn ein geeigneter Druckimpuls oder ein anderes Steuersignal auf die Steuerdüse 232 gegeben wird, wird die Strömung in der Kammer 217 in bekannter Weise turbulent und hat die Tendenz gegen die Außenwände zu fließen oder wenigstens einer Streufläche 218 zu folgen, so daß sie durch die offenen Poren des Ringes 253 und durch die Entlüftungskanäle 221 und 222 in die umgebende Atmosphäre strömt. Bei diesen turbulenten Strömungsbedingungen tritt ein relativ niedriger Fluiddruck im Ausgangskanal 227 auf. Wenn das Steuersignal abgeschaltet wird, kehrt die aus der Leistungsstrahldüse 212 austretende Strömung automatisch in ihren anfänglichen laminaren Zustand zurück, und der Fluiddruck im Ausgangskanal steigt auf seinen normalen, relativ hohen Pegel. Die an die Leistungsstrahldüse anschließende, sich erweiternde Streufläche verbessert die Betriebsstabilität des Verstärkers in beiden Betriebszuständen durch Minimalisieren der Beeinflussung des Verstärkers durch Schall- und Stoßbelastungen erheblich. Ferner trägt der poröse Ring 253 dazu bei, nicht nur abgelenkte interne Schallwellen, sondern auch durch äußere Schallquellen erzeugte Schallwellen zu dämpfen.ίο Pressure level of the fluid in the output channel 227 normally is relatively high. If a suitable pressure pulse or other control signal is applied to the Control nozzle 232 is given, the flow in chamber 217 is turbulent and in a known manner has the tendency to flow against the outer walls or at least to follow a scattering surface 218, see above that they through the open pores of the ring 253 and through the ventilation channels 221 and 222 in the surrounding Atmosphere flows. In these turbulent flow conditions, a relatively low one occurs Fluid pressure in the output channel 227. When the control signal is switched off, the returns from the power jet nozzle 212 exiting flow automatically returns to its initial laminar state, and the fluid pressure in the exit channel rises to its normal, relatively high level. The to the The widening spreading surface connected to the power jet nozzle improves the operational stability of the amplifier in both operating states by minimizing the influence on the amplifier Significant noise and shock loads. Furthermore, the porous ring 253 helps, not just deflected ones to attenuate internal sound waves, but also sound waves generated by external sound sources.

Es hat sich gezeigt, daß erfindungsgemäße Turbulenzverstärker sehr billig herstellbar und bei Betrieb in höchster Weise verläßlich sind. Die Kammer 217 kann glockenförmig oder auch konisch sein. Ebenfalls kann die Kammer auch einen rechteckigen Querschnitt aufweisen und nur in einer einzigen Ebene, d.h. in der Zeichnungsebene von Fig. 1, divergieren.It has been shown that turbulence intensifiers according to the invention can be manufactured very cheaply and in operation are highly reliable. The chamber 217 can be bell-shaped or also conical. Likewise the chamber can also have a rectangular cross-section and only in a single one Plane, i.e. in the drawing plane of Fig. 1, diverge.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Fluidic turbulence intensifier with an interaction chamber into which a power jet nozzle, transversely to it a control nozzle, a coaxial the output channel opposite to the power jet nozzle and, at the output end of the Interaction chamber opening into a venting device, characterized in that that the venting device has two channels (221, 222) on opposite sides Having sides of the interaction chamber (217).

2. Fluidic turbulence booster according to claim 1, characterized in that the interaction chamber (217) diverges from the power jet nozzle towards the output end (223). ^:

3. Fluidic turbulence booster according to claim 2, characterized in that between the confluence of the channels (221, 222) and the interior of the interaction chamber (217) porous, sound-absorbing material is arranged.