DE2003086A1 - Statische Ablenkvorrichtung zur UEberwachung des Durchflusses eines Mediums - Google Patents

Statische Ablenkvorrichtung zur UEberwachung des Durchflusses eines Mediums

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DE2003086A1
DE2003086A1 DE19702003086 DE2003086A DE2003086A1 DE 2003086 A1 DE2003086 A1 DE 2003086A1 DE 19702003086 DE19702003086 DE 19702003086 DE 2003086 A DE2003086 A DE 2003086A DE 2003086 A1 DE2003086 A1 DE 2003086A1
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Description

Pat^n^Iia ■. . 2003088
BD/BP/16539 0?Γ»·<- ' > J^Sf "
DEN 20/1/1970 Dt"u' .·'·.'■'".^1.1
Müii-iii:i A, :.j:v.,fül7
Tel. 261989
Andre", Alfred MALHERBE
"Statische Ablenkvorrichtung zur überwachung des Durchflusses eines Mediums"
Die Erfindung betrifft im allgemeinen Vorrichtungen zur Ablenkung des Durchflusses eines"gasartigen und/oder flüssigen Mediums, um dessen Durchwirbeln oder Homogenisierung die Trennung seiner Bestandteile," seine Mischung mit einem anderen Medium,seine Zerstreuung oder im allgemeinen jeglicher Torgang» beS/dem im wesentlichen die MediuBsbewegong zum Einsatz kommt, zu gewährleisten.
Die betreffenden Vorrichtungen dieser Art, wie z»B, · Zerstäubet·, Schleudern, Abscheider oder Mischer, weisen in allgemeinen Ablenkorgane von bestimmt·!» Gestaltung auf; die auf dem Stroawtg des Mediums angeordnet sind, um dessen
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Durchflies durch Ablenkung, Turbulenz oder Wirbelung umzuleiten; die Wirkung derartiger Torriehtungen hingt im wesentlichen Ton der Gestaltung der AblenkungsfläOhen ab, wodurch das gewünschte Brgebnis nur für einen bestimmten BetriebeBuatand ersielt werden kann. Die Anpassung derartiger Torriohtungen 'an Teränderlioht Betriebszustand·, z.B. an Geschwindigkeit*-, Druck-, Temperatur-, Zusammensetsungänderungen oder and·!1· eigentlich· Parameter des Medium« wird im allgemeinen durch eine Pormreränderung der Torrichtung ersielt, dl· sweokmässigerweiB· bewegliche Ablenkungeorgane aufweist, derea Bewegung durch ein auf den betreffend·»» reränderllchen Parameter reagierendes Regelsystem gesteuert wird. Di· derart auegebildeten Torriohtungen sind komplisl«rt, empfindlich und aufwendig, und kennen praktisch nicht la Anlagen mit kleinen Abmeeeungen oder solchen, dl· unter harten Betriebsbedingungen arbeiten, eingeeetst werden | so ist es s.B. nicht möglich, ob das Trocknen de· Verbrennungsgemisch·· sur Speisung eines Verbrennungsmotors su gewährleisten, il«B«lb«n Mittel in einem Tergaser anzuwenden» die bei eineti XtAeh* kraftabscheider für industriell· Zwecke eingesettt werden kSnnen.
Die Irflndung hai sieh sur Aufgabe gesetzt, statische Torriehtungen sur Überwachung des Durchfluss·· eines Medium· su schaffen» die kein· beweglichen Teil« aufweisen» die jedoch an veränderlich· Betriebsbedingungen angepasst werden kOnnen.
Bin· statische Ablenkvorrichtung gemass der Brfindung , zur Steuerung des Durchflusses eines Medium· durch ·β1η·η Druck, Geschwindigkeit, Temperatur» Dicht«, Zusammensetzung oder anderen eigentlichen Parametern» 1st lnsbesonder· dadurch gekennzeichnet* dass sie ein· fest· Sehaufalattetunune aufweist, die dem 3tro· des Mediums «ine Wirbelbewegung aufdruckt» und ditVstall mindestens teilweise und umwendbar nach dem obigen Parameter so Terformt, das· eich ihr· Steigung und/oder ihren Durchgangsquerschnitt gemass einem forb««tlmm>-tsü» (Je»et« τ·rindert.
Si· trfindungsgemase* 8ohaufelanordBpng kaam mindesten· teilweii· au· einem elaetisch rerformbarem eier th«mmisch
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dehnbaren Werkstoff, oder weiterhin aus einem, durch eine umwendbare physikalische und/oder chemische Gegenwirkung mit dem Mediüb rerformbaren Material gebildet werden.
Dank der Erfindung iet es möglich, AblenfcTorrichtungen mit den gewünschten Gestaltungen zu schaffen, die kein bewegliches Organ aufweisen, die jedoch ohne öussere Wirkung an die Veränderungen irgendeines Parameters des Mediums oder dessen Durchflusses angepasst werden können. Die Verwendung Ton elastisch verformbaren oder sugammendrückbaren Werkstoffen ermöglicht die Gestaltung der Vorrichtung je nach der Geschwindigkeit, des Druckes oder der Dichte des Mediums zu rerändern, um s.B. eine konstante zentrifugale Beschleunigung zu erzielen. Die Verwendung eines thermisch dehnbaren Werkstoffes oder Torzugsweise τοπ swei aufeinandergelegten Materialien mit unterschiedlichen Dehnungskoeffizienten ermöglicht die Gestaltung der Vorrichtung durch die Temperatur des Mediums BU τβrändern, um z.B. in einer Klimaanlage ein umβο heftigeres Durehwirbeln der heissensugeführten Zusateluft zu erzielen, als dessen Temperatur gegenüber derjenigen der ümgebungeluft höher ist. Schlissslich würde die Verwendung eines durch «ine physikalische und chemische umwendbare Gegenwirkung mit dem Medium oder einem seiner Bestandteile verformbaren Werkstoffes, wie.z.B. ein hygroskopisches Material, die Schaffung einer Vorrichtung zum Trocknen der feuchten Luft ermöglichen, deren Wirksamkeit mit dem Wassergehalt der Luft zunimmt«
Hach einem anderen Merkmal der Erfindung umfasst die Vorrichtung unterhalb der Schaufelanordnung Organe mit einer festen Ausgestaltung, die den Strom des Mediums in unterschliedliche Teile, Jt nach der Stärke seiner Kreisbewegung, unterteilen.
Die unterschiedlichen Anteile des Mediums können selbstverständlich durch die Aufteilung eines homogenen Mediumsstromes, wobei die Vorrichtung als Verteilereinrichtung dient, oder durch Trennung der Bestandteile eines nicht-homogenen Mediums gebildet werden» wobei die Vorrichtung als Trenneinrichtung dient·
Weitere Merknale und Vorteile der Erfindung ergeben
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sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen ;
- die Abbildungen 1 und 2 zeigen jeweils in einer Draufsicht und im abgewickelten Teilschnitt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemassen Schaufelanordnung ;
- die Abbildungen 3 und 4 zeigen jeweils in einer Draufsicht und in einem Axialschnitt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemassen Schaufelanordnung ;
- die Abbildungen 5 und 6 zeigen jeweils im Axial- und Querschnitt eine dritte AusfUhrungs'form einer erfindungsgenässen Schaufelanordnung ;
- die Abbildungen 7, 8 und 9 zeigen schematisch
im Axialschnitt ein, mit einer erfindungsgemassen Vorrichtung ausgestatteten Vergaser jeweils in der Leerlauf-, Reise-, und Beschleunigungsstellung ;
- die Abbildung 10 zeigt im Axialschnitt einen erfindungsgemassen Kühlwasserregler.
Die auf den Abbildungen 1 und 2 dargestellte Schaufelanordnung 10 ist einteilig und besteht aus gegossenem Kunstharz mit eines Mantel 11 und einer Habe 12, die konzentrisch angeordnet sind und durch vier Schaufeln 13a, 13b, 13c und 13d verbunden 'sind, deren aerodynamischer Profilquereehnitt einen ersten, axial ausgerichteten, mit dem Ende des Mantels 11 und der Habe 12 rerbundenen Teil H und einem zweiten, nach innen gekrümmten freien Teil 15 umfasst.
In Anbetracht der Gestaltung der Schaufelanordnung 10 und der Art des zu deren Herstellung verwendeten Werkstoffes F ist ee selbstverständlich, dass sich die freien Teile 15 der Schaufeln13 unter der dynamischen Druckwirkung eines auf die Schaufelanordnung 10 in Axialrichtung fallenden Mediuasstroaes sich genäse dem auf der Abbildung 2 angegebenen Sinn verformt.; die Stärke dieser Deformierung hängt einerseits von der Gestaltung der Schaufeln und der Art des Bestandaaterials und andererseits von der Durchflussgeschwindigkeit des Mediums und der Dichte des letzteren ab. Bei einer niedrigen Durchflussgeschwindigkeit des Mediums verformen eich die Schaufeln nur wenig und drücken dem Mediumset roe eine verstärkte Wendelbewegung auf« Bei einer höheren
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Geschwindigkeit werden die freien Teile 15 der Schaufel 13 beträchtlich umgeklappt, und drücken dem Mediumsstrom eine geringere Wendelbewegung auf ■; schliesslich werden bei einer sehr hohen Durchflussgeschwindigkeit des Mediums die freien Teile 15 der Schaufeln 13 in die durch eine gestrichelte Linie auf der Abbildung 2 dargestellte flaggenartige Stellung gebracht. Die Schaufelanordnung 10 kann derart ausgelegt werden, dass zwischen der Durchflussgeschwindigkeit des Mediums und der ihm durch die Schaufeln 13 aufgedrückten Kreisbewegung ein bestimmtes Verhältnis besteht, wobei diese Geschwindigkeiten z.B. konstant oder proportional gehalten werden, um eine konstante Zentrifugalbeschleunigung zu gewährleisten. Falls erforderlich, kann die Austrittskante der Schaufeln 13 derart ausgelebt werden, um jegliches Auftreten von Vibrationen an deren freien Teilen 15 zu vermeiden.
Die auf den Abbildungen 3 und 4 dargestellte Schaufelanordnung 20 besteht aus einer gestanzten und tiefgezogenen Metallscheibe, so dass sie einen äuaseren Kranz 21 und eine mittlere Nabe 22 bildet, die durch eine Reihe radial angeordneter Schaufeln 23 bestehend jeweils aus einem eventuell profilierten festen Teil 24 und einem beweglichen als Ablenkvorrichtung dienenden Teil 25 miteinander verbunden sind. Wie aus der Abbildung 4 hervorgeht, entsteht durch die Überlagerung einer /von der die Schaufelanordnung 20 bildenden unterschiedlichen Metallschicht mindestens in der Nähe der freien Teile 25 der Schaufeln 23 eine Bi-Metallstruktur mit unterschiedlichen Dehnungen, wodurch die Steigung der Schaufelanordnung je nach der Temperatur des durchfliessenden Mediums verändert wird. Falls der thermische Dehnungskoeffizient des die Schaufeianordnung 20 bildenden Werkstoffes in Anbetracht deren Gestaltung und dem Ausschlag der TemperaturSchwankungen des durchflieäsenden Mediums gross genug ist, so braucht man keine Struktur mit unterschiedlichen Dehnungskoeffizient en vorzusehen. Bine derartige Struktur kann übrigens durch Einfügung einer Metallarmatur in einen, die Schaufelanordnung bildenden verformbaren Werkstoff von^unterschiedlicher Art ausgeführt werden* Die auf den Abbildungen 5 und 6 dargestellte Schaufel-
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anordnung 30 ist radial ausgebildet und umfasst im wesentlichen zwei parallel angeordnete Scheiben 31, 32, wovon die erste mit einen mittleren Zufuhrstutzen 33 für das Medium versehen ist; diese Scheiben sind mit einer Reihe radial angeordneter Schaufeln 34 verbunden, deren Profilquerschnitt dem aus der Anordnung austretenden Medium eine Wirbelbewegung aufdrückt. Mit dieser Ausbildung einer erfindungsgemassen Schaufelanordnung kOnnte s.B. ein Einspritzen für Warmluft hergestellt werden, mittels dem die Frischluft in die Umgebungsluft mit einer Kreisbewegung, deren Stärke umgekehrt proportional zu dem Durcheats wäre, zugeführt würde, sodass eine im wesentlichen konstante Turbulenz und demzufolge ein gleichmassiges Durchwirbeln der Frizchluft in der Umgebungsluft geschaffen würde«
Die iiiTilirtiingpi7jfl und ^zeigen sehr schematisch die Verwendung einer erfindungsgemassen Schaufelanordnung zur Verbesserung der Leistung eines Vergasers, der einen Verbrennungsmotor mit einem Gemisch versorgt. Wie aus der Abbildung hervorgeht, ist die Schaufelanordnung 40 unterhalb des Venturirohrs V des Vergasers angeordnet, in dessen Achse sich die Hauptdüse Θ befindet, welche die Zerstäubung des Brennstoffes in der Verbrennungsluft gewährleistet. Bin Rohr 41,bestehend aus einem kreisförmigen angestückten Schirm ist zwischen der Schaufelanordnung 40 und der Klappe F geordnet, und ist nach aussen über eine, an seinem untreren Ende angeordneten Abfuhrleitung verbunden.
Die Schaufelanordnung 40, die z*B. ähnlieh ausgeführt ist wie die Schaufelanordnung ti) der Abbildungen 1 und 2, drückt dem in der V«nturiverengung V gebildeten Verbrennungsgemisch eine Wirbelbewegung auf, wobei durch Zentrifugieren die Trennung der schwersten Brennstofftröpfchen sowie die Unreinheiten, welche von dem Rohr 41 aufgefangen werden, und über die Leitung 42 nach aussen abgeführt werden, damit der rückgewonnene Brennstoff eventuell wieder in Umlauf gebracht werden kann, zu gewährleisten. Wie die Abbildung 7 zeigt, reicht die niedrige Strömungsgeschwindigkeit der Verbrennungsluft nicht aus, wenn die Happe P in der Leerläufst ellung 1st, die Schaufeln der Anordnung 40 wesentlich
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zu verformen, so dass eine starke Zentrifugierung des Verbrennungagemieches gewährleistet ist, und demzufolge wird dem Motor ein gereinigtes Gemisch zugeführt, da der Verbrennungestoff nur gasartig in Porm von sehr kleinen, fein zerstreuten Tröpfchen auftritt» Befindet eich dem gegenüber die Klappe P in der Offnungsstellung, wie aus der Abbildung θ hervorgeht, während der Motor hochtourig dreht, so reicht die Strömungsgeschwindigkeit des Gemisches aus, um die Plaggenstellung der Schaufeln der Anordnung 40 zu bewirken, und demzufolge jegliches Zentrifugieren auszuschalten ; es 1st zu bemerken, dass die Schaufelanordnung 40 unter diesen Bedingungen keinen beträchtlichen Lastverlust . in den Ansaugkreislauf einbringt, und dass demzufolge der Motor freiNatmet"· Sohliessllch, wenn sich die Klappe P im wesentlichen in der. Off nungsst ellung befindet, während die Strömungsgeschwindigkeit des Gemisches verhältnismassig niedrig ist, was einer Beschleunigung des Motors entspricht, so bleibt die Steigung der Schaufeln der Anordnung 40 noch bedeutend um eine beträchtliche Zentrifugierung des Verbrennungsgemischs zu gewährleisten, um somit zu vermeiden, date dem Motor ein übermässig reiches Gemisch zugeführt wird.
Die Abbildung 10 zeigt im Axialschnitt eine Vorrichtung zum Einbau in den Kühlwasserkreislauf eines Verbrennungsmotors, um einerseits die thermostatische Regulierung des Kühlwasserdurchsatees zu gewährleisten* und andererseits,um die Unreinheiten wie Rost oder Kesselstein t die in dem Wasser auftreten können, auszuschalten. Diese Vorrichtung besteht im wesentliehen aus einer erfindungsgemassen Schaufelanordnung 50, ähnlich der auf den Abbildungen 3 und 4 dargestellten Schaufelanordnung 20, die am Snde einer von der Kühlwasserpumpe kommenden Leitung 51 gegenüber einem, mit dem Kühlerechlauch verbundenen Stuteen 52 montiert ist, wobei eine kreisförmige, durch #J.ne Wand 54 begrenzte Kammer 53 als Samtelrohr dient, und nach aussen an seinem unteren Ende über eine mit einem Ablasshahn 55 versehene Öffnung führt. Die Veränderungen des Durchgangquerschnittes der Schaufelanordnung 50 je nach der temperatur des Kühlwassere reichen also aus, um den Durchsatz zu regulieren, während die durch diese Schaufelan-
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ordntmg hervorgerufene Zentrifugiert«^ das Ausscheiden der im Kühlwasser mitgenommenen Unreinheiten ermöglicht.
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Claims (9)

PATENTANWÄLTE H. LEINWEBER dipping H. ZIMMERMANN 8 Manchen 2,lot«ittal f, 2.Aufa- T«i.-Adr. Telefon (Mf 1} Mit·» <t»n 26. Juni 1970 Z/Lo Andre Alfred MALHERBE Patentansprüche ;
1. Statische Ablenkvorrichtung zur Steuerung des Durchflusses eines Mediums durch seinen Druck, seine Geschwindigkeit, Temperatur, Dichte, Zusammensetzung oder anderen eigentlichen Parametern, gekennzeichnet durch eine feste Schaufelanordnung (10, 20, 30, 40, 50), die dem Strom des Mediums eine Wirbelbewegung aufdrückt, und die sich mindestens teilweise und umwendbar nach dem obigen Parameter so verformt, daß sich seine Steigerung und/oder sein Durchgangsquerschnitt nach einem vorbestimmten Gesetz verändert.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufelanordnung mindestens teilweise aus einem elastisch verformbaren bzw. dehnbaren oder zusammendrückbaren Werkstoff besteht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufelanordnung mindestens teilweise au3 einem stark wärmedehnbaren Werkstoff oder aus einander zugeordneten, unterschiedlich wärmedehnbaren Werkstoffen besteht.
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4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufelanordnung mindestens teilweise aus einem Werkstoff beetent, der sich durch eine umwendbare, physikalische und/oder chemische Gegenwirkung mit dem Medium oder mindestens einem seiner Bestandteile verformt.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß feste, unverformbare Glieder (41) stromabwärts zur Schaufelanordnung angeordnet sind, um den Strom des Mediums nach, der Stärke seiner Wirbelbewegung veränderlich j zu unterteilen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom des Mediums axial durch die Schaufelanordnung fließt, welche mindestens zwei in der Achse und unterhalb derselben konzentrisch angeordnete Ausgänge aufweist·
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Zentrifugalabscheider zur Trennung der schweren Bestandteile des Mediums bildet.
8. Ein Vergaser oder dergleichen, mit einem Einspritzer und einem Zugregler versehene Vorrichtung zur Bildung des Gemisches für die Einspeisung eines Verbrennungsmotors, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zentrifugalabscheider nach Anspruch 7 j zwischen dem Sinspritzer (G) und dem Zugregler (P) angeordnet j iet.
9. Ein Kühlwasserregler z.B. für einen Verbrennungsmotor, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Zentrifugalabscheider nach den Ansprüchen 3 und 7 besteht.
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