DE2003086A1 - Statische Ablenkvorrichtung zur UEberwachung des Durchflusses eines Mediums - Google Patents
Statische Ablenkvorrichtung zur UEberwachung des Durchflusses eines MediumsInfo
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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
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
10i80t/rit1 BADORlGlHAt
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
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·
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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)
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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