DE19632546C2 - Turbulenzverteiler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Turbulenzverteiler mit einer von einem Fluid in einer turbulenten Strömung durchströmten Zuströmleitung, welche sich in einem Verzweigungspunkt in mindestens zwei Abströmleitun­ gen verzweigt, über die jeweils ein Teilstrom des Fluids aus dem Turbulenzverteiler abströmt. Bei dem Fluid kann es sich um ein Gas, eine Flüssigkeit oder eine Mischform aus derartigen fließ- und strömungsfähigen Medien handeln.

Verteiler der voranstehend genannten Art werden eingesetzt, um einen Hauptvolumenstrom eines Fluids, welches mit hoher Strömungsgeschwindigkeit ein Lei­ tungssystem durchströmt, in mehrere Teilströme aufzu­ teilen. Solche Verteiler werden beispielsweise in Schmiersystemen verwendet, bei denen der Schmier­ stoff mittels eines Luftstromes transportiert wird.

Eine grundsätzlich an Turbulenzverteiler gestellte Anforderung besteht darin, daß die Aufteilung des Hauptvolumenstroms in die Teilströme zu gleichen Tei­ len erfolgen soll. Darüber hinaus soll die gleichmäßige Aufteilung unabhängig von der Einbau- und Betriebsla­ ge des Verteilers sein.

In der Praxis ist festgestellt worden, daß die voranste­ hend genannten Anforderungen nur schwer erfüllt wer­ den können. Der Grund hierfür ist zum einen das in der Literatur als "KOANDA-EFFEKT" bezeichnete Phäno­ men, daß bei der Aufteilung eines turbulent strömenden Volumenstroms an einem Verzweigungspunkt stets ei­ ner der Teilströme stärker ausgebildet ist als der andere. Dabei handelt es sich um einen instabilen Strömungszu­ stand, bei dem nicht vorherbestimmbar ist, welcher der jeweiligen Teilströme der stärkere sein wird. Beeinflußt wird die Aufteilung des Hauptvolumenstrom zum ande­ ren auch durch die Schwerkraft. Durch diesen Einfluß wird die lageunabhängige Aufteilung der Teilströme er­ schwert.

In der Europäischen Patentschrift 0 010 269 ist vorge­ schlagen worden, das Problem der gleichmäßigen, lage­ unabhängigen Verteilung des Hauptstroms dadurch zu lösen, daß der Hauptstrom in einer zylindrischen Ver­ teilkammer mündet und in dieser eine Prallfläche an­ strömt, in die eine Vielzahl von symmetrisch angeordne­ ten Abströmbohrungen eingeformt sind. Nach der vor­ bekannten Patentschrift soll durch die symmetrische Anordnung der Abströmbohrungen eine Kompensation des Schwerkrafteinflusses erreicht werden.

Die bekannte Verteilvorrichtung hat die in sie gesetz­ ten Erwartungen insofern nicht erfüllt, als daß bei ihrer praktischen Erprobung Abweichungen des Volumens der in die Abströmbohrungen einströmenden Teilströ­ me festgestellt wurden. Es stellte sich heraus, daß die gleichmäßige Aufrechterhaltung der für einen ord­ nungsgemäßen Transport erforderlichen turbulenten Strömung in allen Zu- und Abströmkanälen nur mit ei­ nem erheblichen technischen Aufwand bewerkstelligt werden kann.

Ausgehend von dem voranstehend erläuterten Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, mit einfachen Mitteln einen Turbulenzverteiler zu schaffen, mit dem die gleichmäßige, lageunabhängige Aufteilung eines Hauptvolumenstroms in mindestens zwei Teilströme sicher gewährleistet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede der Abströmleitungen über jeweils eine Aus­ gleichsleitung mit der Zuströmleitung verbunden ist.

Durch die zusätzliche Verbindung zwischen der Zu­ strömleitung und den jeweiligen Abströmleitungen wird erreicht, daß in beiden abgehenden Teilströmen die glei­ chen Verhältnisse herrschen. Dabei wirken die Aus­ gleichsleitungen nach Art einer "Strömungswaage" in der Weise, daß bei einem Ungleichgewicht zwischen den im Abzweigpunkt geteilten Teilströmen des Haupt­ stroms über die Ausgleichsleitungen die fehlende Men­ ge an Fluid vom Hauptstrom zu dem jeweiligen Teil­ strom nach- bzw. die überschüssige Menge an Fluid von dem jeweiligen Teilstrom zum Hauptstrom zurückfließt, bis sich ein stabiles Gleichgewicht der Strömungen ein­ stellt.

Da der voranstehend beschriebene Ausgleich der ab­ gehenden Teilströmungen bei jeder sich mit einer Lage­ änderung des Verteilers ggf. neu einstellenden Un­ gleichförmigkeit selbsttätig erneut stattfindet, ist sicher­ gestellt, daß die Verhältnisse der den erfindungsgemä­ ßen Verteiler verlassenden Teilströme stets unabhängig von dessen Lage gleich bleiben.

Der erfindungsgemäße Ausgleich der Verhältnisse der Teilströme findet sicher dann statt, wenn die jeweili­ ge Mündung der Ausgleichsleitungen in der Zuströmlei­ tung in Strömungsrichtung beabstandet vor dem Ver­ zweigungspunkt der Zuströmleitung und die Mündung der Ausgleichsleitungen in den ihnen jeweils zugeord­ neten Abströmleitungen in Strömungsrichtung beab­ standet nach dem Verzweigungspunkt angeordnet sind. Auch läßt sich durch eine entsprechende Anordnung der Mündungen der Ausgleichsleitung die Herstellung des erfindungsgemäßen Turbulenzverteilers vereinfa­ chen.

Bei der praktischen Erprobung eines erfindungsge­ mäßen Turbulunzverteilers hat es sich hinsichtlich des Abströmverhaltens der Teilströme als vorteilhaft her­ ausgestellt, wenn der Durchmesser der Ausgleichskanä­ le kleiner als der Durchmesser der Zuströmleitung ist. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Abstromleitungen kleiner als der Durchmesser der Zu­ strömleitung ist.

Besonders geeignet ist der erfindungsgemäße Turbu­ lenzverteiler für den Einsatz in einem Schmiersystem, in dem ein Schmierstoff mittels eines Luftstroms transpor­ tiert wird.

Der Ausgleich kann zusätzlich dadurch begünstigt werden, daß die der Zuströmleitung zugeordneten Mündungen der Ausgleichsleitungen gegenüberliegend angeordnet sind.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher er­ läutert. Die Figur zeigt einen Turbulenzverteiler 1 im achsialen Längsschnitt.

In den Gehäuseblock 2 des Turbulenzverteilers 1 ist ausgehend von dessen Stirnseite 3 eine Zuströmleitung 4 eingeformt, an die eine nicht gezeigte Versorgungslei­ tung anschließbar ist. Die Zuströmleitung 4 ist in einem Abzweigpunkt 5 in zwei, ebenfalls in den Gehäuseblock 2 eingeformte Abströmleitungen 6, 7 verzweigt, die auf angeschrägten Seitenflächen 8, 9 des Gehäuseblocks 2 münden. An die Abströmleitungen 6, 7 sind nicht gezeig­ te Verbindungsleitungen anschließbar.

Zusätzlich zu der Zuströmleitung 4 und den Abström­ leitungen 6, 7 sind zwei Ausgleichsleitung 10, 11 in den Gehäuseblock 2 eingeformt. Die Ausgleichsleitung 10 verbindet die Zuströmleitung 4 mit der ersten Abström­ leitung 6, während die zweite Abströmleitung 7 über die Ausgleichsleitung 11 mit der Zuströmleitung 4 verbun­ den ist. Dabei sind die der Zuströmleitung 4 zugeordne­ ten Mündungen 12, 13 der Ausgleichsleitungen 10, 11 in Strömungsrichtung F gegenüberliegend, mit einem Ab­ stand A vor dem Abzweigpunkt 5 und die der jeweiligen Abströmleitung 6, 7 zugeordnete Mündung 14, 15 mit einem Abstand B in Strömungsrichtung F nach dem Abzweigpunkt 5 angeordnet.

Ein durch die Zuströmleitung 4 in einer turbulenten Strömung fließender Hauptstrom H eines Fluids, bei­ spielsweise eines einen Schmierstoff transportierenden Luftstroms, wird an dem Abzweigpunkt 5 in zwei Teil­ ströme T1, T2 geteilt die durch die Abströmleitungen 6, 7 abströmen. Stellt sich bei der Aufteilung des Haupt­ stroms H am Abzweigpunkt 5 zwischen den Teilströ­ men T1, T2 ein Ungleichgewicht ein, so wird dieses auf folgende Weise über die Ausgleichsleitungen 10, 11 aus­ geglichen:

Weist beispielsweise der Teilstrom T1 einen Über­ schuß gegenüber dem Teilstrom T2 auf, so strömt zu­ nächst der überschüssige Volumenstromanteil über die Ausgleichsleitung 10 zu der Zuströmleitung 4 zurück und wird in den Hauptstrom H injiziert. Gleichzeitig strömt der dem Teilstrom T2 gegenüber dem Teilstrom T1 fehlende Volumenstromanteil über die Ausgleichs­ leitung 11 zu der Abströmleitung 7 und wird dort in den Teilstrom T2 injiziert. Dieser nur eine sehr kurze Zeit in Anspruch nehmende Ausgleichsvorgang findet solange statt, bis im Teilstrom T1 die gleichen Verhältnisse herr­ schen wie im Teilstrom T2.

Nach dem Ausgleich besteht ein stabiler, ausgegliche­ ner Zustand. Bei jeder Störung dieses Zustands, die bei­ spielsweise durch eine Lageänderung des Verteilers 1 oder eine Ungleichförmigkeiten des Fluids ausgelöst wird, setzt der beschriebene Ausgleichsvorgang selbst­ tätig wieder ein.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Verteilen eines turbulent strömenden Fluids mit einer von dem Fluid durchströmten Zuströmleitung (4), welche sich in einem Verzweigungspunkt (5) in mindestens zwei Abströmleitungen (6, 7) verzweigt, über die jeweils ein Teilstrom (T1, T2) des Fluids aus dem Turbulenzverteiler (1) abströmt, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Abströmleitungen (6, 7) über jeweils eine Ausgleichsleitung (10, 11) mit der Zuströmleitung (4) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Mündung (12, 13) der Ausgleichsleitungen (10, 11) in der Zuströmleitung (4) in Strömungsrichtung (F) beabstandet vor dem Verzweigungspunkt (5) der Zuströmleitung (4) und die jeweils andere Mündung (14, 15) der Ausgleichsleitungen (10, 11) in der ihr jeweils zugeordneten Abströmleitung (6, 7) in Strömungsrichtung (F) beabstandet nach dem Verzweigungspunkt (5) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Ausgleichskanäle (10, 11) kleiner als der Durchmesser der Zuströmleitung (4) ist.

4. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Abströmleitungen (6, 7) kleiner als der Durchmesser der Zuströmleitung (4) ist.

5. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Mündungen (12, 13) der Ausgleichsleitungen (10, 11) in der Zuströmleitung (4) gegenüberliegend angeordnet sind.