DE2030852B2 - Wirbelverstärker - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf V "irbelverstärker mit einer Kammer, in welcher ein Körper zur Formung der Strömung angeordnet ist, welcher den durch die Kammer zum äußeren Teil derselben fließenden Strömungsmittelstrom verengt, und mit einer Strömungslenkeinrichtung, die der durch die Kammer hindurchfließenden Strömung eine Drehkomponente erteilt, wobei die Kammer eine Strömungsmittel-Haupteinlaßleitung, eine koaxiale Strömungsmittel-Hauptauslaßleitung und mindestens eine Steueröffnung, die tangential in die Kammer eine Strömungsmittel-Steuerströmung leitet, welche die durch die Strömungslenkeinrichtung mit einer Drehkomponente versehene Strömungsmittelströmung beeinflußt, aufweist

Bekannte Wirbelverstärker weisen eine Kammer in Form eines flachen Zylinders auf. Der Hauptstrom des Strömungsmittels wird in den Zylinder über eine radiale Leitung eingeführt, und der Hauptauslaß für das Strömungsmittel ist eine axiale Leitung. Diese Anordnung bedingt eine Änderung der Strömungsrichtung um 90°, und deshalb erfordert die Anwendung dieser Einrichtung in einer Verfahrensanlage oder -einrichtung eine rechtwinklige Abbiegung. Ein Einbau wird auch dadurch erschwert, daß der Durchmesser der Kammer groß ist im Vergleich zu dem der Ein- und Auslaßleitungen.

Die US-PS 32 76 259 zeigt eine Vielzahl von Wirbelverstärkern, die praktisch alle vom gleichen Typ sind wie die im vorangehenden Absatz erwähnten. Sie haben keine koaxialen Ein- und Auslaßleitungen und keinen die Strömung formenden Körper, der den Strömungsmittelfluß zum äußeren Teil der Wirbelkammer verengt.

Auch die Wirbelverstärker-Ausführungsformen der US-PS 31 98 214 haben einen tangentialen Einlaßkanal und einen zentralen Auslaßkanal nach herkömmlicher Art

Einen ähnlichen Wirbelverstärker zeigt auch die Honeywell-Veröffentlichung, September 1964, Seiten 99 und 100.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine besondere Formgebung der Auslaßleitung die Verstärkereigenschaften eines Wirbelverstärkers der eingangs genannten Gattung zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Strömungsmittel-Hauptauslaß als Strömungsdiffusor ausgebildet ist, der ein sich verjüngendes Teilstück aufweist, das zur Düse des Strömungsdiffusors führt, welche abgerundet ist, um den Strömungswiderstand unter Bedingungen eines geringen Strömungswiderstandes auf einem Minimum zu halten, und daß die Oberfläche des Körpers zur Formung der Strömung in ihrer Form der Oberfläche des sich verjüngenden Teilstücks angepaßt ist, um der Strömung über diese Oberflächen hinweg einen solchen Querschnitt zu geben, daß die Expansion der Strömung bis nach Erreichen der Düse des Diffusors möglichst klein gehalten wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 eine skizzenmäßige Seitenansicht in Medialschnitt eines Wirbelverstärkers gemäß der Erfindung,

Fig.2 eine Endansicht eines Schnittes entlang der Linie H-II der F i g. 1, während

F i g. 3 ein Diagramm darstellt, das die Abhängigkeit zwischen dem Steuer- und dem Hauptströmungsmittelstrom zeigt, die durch den in den F i g. 1 und 2 gezeigten Verstärker fließen.

F i g. 1 zeigt einen Wirbelverstärker 10, der eine im Querschnitt kreisförmige Wirbelkammer 11 und einen hierzu koaxial angeordneten Auslaß 13 aufweist, wobei der Einlaß 12 vom gleichen Durchmesser ist wie die Kammer 11. Koaxial zur Kammer 11 ist in dieser ein stromlinienförmiger Körper 14 zur Formung der Strömung abgestützt, um den herum Strömungslenkrichtungen in der Form von Schaufeln 15 montiert sind, die zur Längsachse der Kammer U geneigt sind. Der Hauptstrom fließt in Richtung von Pfeilen 16 durch den Verstärker. In der Kammer 11 und stromab von den Schaufeln 15 sind Sätze 17a und \7b von Steueröffnungen vorgesehen, wobei jeder Satz symmetrisch am Umfang der Kammer 11 angeordnet ist. Wie aus F i g. 2 hervorgeht, sind die Sätze 17a und 17f> dazu eingerichtet, den Fluß des Steuerstromes tangential in die Wirbelkammer zu richten: Der Satz 17a sorgt für Lenkung des Steuerstromes im Uhrzeigersinn und der Satz 17b für einen Fluß im Gegenuhrzeigersinn. Der Auslaß 13 der Kammer 11 weist ein Teiistück 18 für konvergierende Strömung auf, gefolgt von einer Düse 20 und einem Abschnitt 19 für divergierende Strömung.

Im Betrieb der Einrichtung fließt ein Hauptströmungsmittelstrom durch die Kammer 11 in der Richtung der Pfeile 16 unter Benutzung des Einlasses 12 und des Auslasses 13. Der Körper 14 zur Formung der Strömung verursacht, daß der Hauptströmungsmittel' strom im äußeren Ringraum der Kammer 11 fließt, in welchem Bereich dem Strom eine Drehkomponente relativ zur Längsachse der Kammer mittels der Schaufeln 15 erteilt wird. Wie aus F i g. 1 typischerweise hervorgeht, ist die von den Schaufeln 15 erteilte Rotation des Stromes im Uhrzeigersinn gerichtet

(gesehen in Richtung der Fig,2), Wenn nunmehr ein Steuerstrom mittels der Steueröffnungen des Satzes 17a eingeleitet wird, wird die Rotation im Uhrzeigersinn des Strömungsmittels stromab von den Schaufeln 15 vergrößert Wenn das sich drehende Strömungsmittel in das konvergierende Teilstück 18 des Auslasses 13 eintritt, wird der Radius der Strömungsmittelmasse verkleinert, so daß die Zentrifugalkraft vergrößert wird und einen Druckabfall erzeugt, welcher im Sinne der Abdrosselung des Hauptflusses zwischen Einlaß 12 und Auslaß 13 wirkt Der Abdrosselungsbetrag kann durch Variation der jeweiligen Mengen des Steuerstromes durch die Mündungssätze 17a und 176 vergrößert oder verkleinert werden, und zwar zwischen einem Maximalstrom durch den Satz 17* und einem Null-Strom durch den Satz YIb (maximale Abdrosselung) auf einem Null-Strom durch den Satz 17a mit einem Maximal-Strom durch den Satz 176 (minimale Abdrosselung). Der Steuerstrom kann durch Fernbedienung oder durch eine oder mehrere Strömungsmitteleinrichtungen, die von den Parametern des Verfahrens abhängen, in welchem der beschriebene Verstärker eingebaut ist, variiert werden.

Das sich verjüngende Teilstück 18 des Auslasses 13 und das darauffolgende, sich erweiternde Ttilstück 19 wirken als Strömungsdiffusor. Wenn daher eine kleine oder keine Drehung des Hauptströmungsmittelstromes gegeben ist, nachdem dieser durch die Kammer It hindurchgelangt ist, ermöglicht es das divergierende Teilstück 19, daß der Hauptstrom soweit als möglich den Zustand bezüglich Geschwindigkeit und Druck am Eingang des Einlasses 12 wieder annimmt Um die Bedingungen am Auslaß zu verbessern, wird dieser so konstruiert, daß er zur Verkleinerung des Fließwider-Standes im »Nichtdrehzustand« beiträgt Dies kann durch entsprechende Durchmesserwahl und -aufteilung des konvergierenden Teilstückes 18 erzielt werden, so daß die Strömungsaufspaltung im Niedrigwiderstand-Zustand (keine Drehung) vermieden wird. Auch die Oberfläche bzw. der Umriß des Körpers 14 sollte in Anpassung an die Oberfläche bzw. Umriß des Teilstückes 18 gestaltet werden. Diese Gestaltung sollte dem Strom einen solchen Querschnitt verleihen, daß die Expansion der Strömung möglichst klein ist bis die

Düse des Diffusors erreicht ist

Fig.3 zeigt graphisch die qualitative Beziehung zwischen dem Hauptstrom Q und ^em Steuerstrom q, wobei beide Ströme in Strömungsin^; ueimengen pro Zeiteinheit gemessen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Wirbelverstärker mit einer Kammer, in welcher ein Körper zur Formung der Strömung angeordnet ist, welcher den durch die Kammer zum äußeren Teil derselben fließenden Strömungsmittelstrom verengt, und mit einer Strömungslenkeinrichtung, die der durch die Kammer hindurchfließenden Strömung eine Drehkomponente erteilt, wobei die ι ο Kammer eine Strömungsmittel-Haupteinlaßleitung, eine koaxiale Strömungsmittel-Hauptauslaßleitung und mindestens eine Steueröffnung, die tangential in die Kammer eine Strömungsmittel-Steuerströmung leitet, welche die durch die Strömungslenkeinrich- is tung mit einer Drehkomponente versehene Strömungsmittelströmung beeinflußt, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsmittel-Hauptauslaß (13) als Strömungsdiffusor ausgebildet ist, der ein sich verjüngendes Teilstück (18) aufweist, das zur Düse (20) des Strömungsdiffusors führt, welche abgerundet ist, um den Strömungswiderstand unter Bedingungen eines geringen Strömungswiderstandes auf einem Minimum zu halten, und daß die Oberfläche des Köprers (14) zur Formung der Strömung in ihrer Form der Oberfläche des sich verjüngenden Teilstücks (18) angepaßt ist, um der Strömung über die&s Oberflächen hinweg einen solchen Querschnitt zu geben, daß die Expansion der Strömung bis nach Erreichen der Düse (20) des Diffusors möglichst klein gehalten wird.