DE2226745C2

DE2226745C2 - Ejektor

Info

Publication number: DE2226745C2
Application number: DE2226745A
Authority: DE
Inventors: George Eugene East Granby Conn. Wilmot
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1971-06-02
Filing date: 1972-06-02
Publication date: 1984-11-15
Also published as: DE2226745A1; US3721387A; FR2141308A5; GB1345461A; IT955903B

Description

Die Erfindung betrifft einen Ejektor nach dem Oberbegriff des Patentanspruches I und geht damit aus von dem Stand der Technik gemäß der US-PS 22 12 052. Der hierin beschriebene Ejektor hat zum Verändern des Austrittsquerschnittes einer inneren ringförmigen Düse einen längsbeweglichen länglichen Stopfen balliger Konfiguration, dessen Querschnitt also zunächst zu- und dann wieder abnimmt. Der Stopfen bildet die innere Begrenzung der Mischkammer, deren äußere Begrenzung die Rohrleitung ist, deren Querschnitt im Bereich der Mischkammer zunächst ab- und dann zunimmt. Die Stellung des Stopfens beeinflußt somit die Größe des Volumens der Mischkammer unmittelbar hinter den beiden konzentrischen ringförmigen Düsen in dem Sinne, daß sich das Volumen der Mischkammer und der Austritlsqucrschnitt der inneren Düse beim Verstellen des Stopfens in Strömungsrichlung vergrößert. Gleichzeitig verringert sich jedoch der Ringspalt zwischen dem Stopfen und der Innenwandung der Rohrleitung bis zu einem Minimalwert, wenn der größte Durchmesser des Stopfens in der Querebene des geringsten Durchgangsquerschnittes der Rohrleitung üegL Da hierbei der Austriltsqucrschnilt der inneren Düse voll geöffnet ist, führt die an sich gleichsinnige Änderung

^r> von Mischkammcr-Volumen und Austrittsquerschnitt der inneren Düse zu einer erheblichen Änderung des Druckabfalles innerhalb des Hjoktors, da im Bereich der Mischkammer sich der Querschnitt des Stopfens stromabwärts vergrößert und sich der Querschnitt der Rohrin leitung stromabwärts verringert.

Ks wurde erkannt, daß bei einem Ejektor gemäß der US-PS 22 12 052 der Änderung des Druckabfalles insofern keine Beachtung geschenkt wurde, als von dem Druckabfall je nach Beiricbsbcdingung der Wirkungs-

r> grad des Ejeklors abhängt. Dies trifft auch für einen Ejektor nach der US-P.? 35 31 218 zu, der als Ventilanordnung ein schwenkbares Klappenventil aufweist, das die beiden konzentrischen Düsen beherrscht Die Mischkammer, in der sich unmittelbar stromabwärts der Düsen die beiden Strömungen vermischen, bleibt bei dieser Anordnung unveränderlich. Ein solcher Ejektor ist bei hohen Strömungsbereichen, d.h. großen Austrittsquerschnitten der Düsen wenig leistungsfähig, obwohl er bei niedrigen Strömungsbereichen ziemlich befriedigend arbeitet.

Ausgehend von einem Ejektor gemäß eiern Oberbegriff des Patentanspruches 1 hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, den vom Druckabfall abhängigen Wirkungsgrad über den gesamten Verstellbereich des Stop-

jo fcns und damit der Strömungsgeschwindigkeit der zu mischenden Medien zu optimieren.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß der Stopfen und die Rohrleitung im Bereich der Mischkammer so bemessen sind, daß beim Verstellen des Stopfens das Verhältnis zwischen dem Volumen der Mischkammer und dem Austrittsquerschnitt der inneren Düse und das Verhältnis zwischen zwei in Längsrichtung des Stopfens aufeinanderfolgenden Querschnitten der Mischkammer im wesentlichen konstant bleiben.

Hierdurch wird erreicht, daß der Ejektor gemäß der Erfindung mit einem minimalen Druckabfall arbeitet, so daß der Wirkungsgrad des Ejektors über den gesamten Betriebsbereich auf einer annehmbaren Höhe gehalten wird.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2—4 angegeben. Um der Mischkammer wie bekannt eine Fangdüse zur Wiedergewinnung des statischen Druckes nachzuordnen, werden die Merkmale des Patentanspruches 5 empfohlen.

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

Fi g. I eine graphische Darstellung des Verlaufs der Werte der möglichen Auslrittsquerschnitte der ersten Düse — aufgetragen in der Abszisse — in Abhängigkeit von dem Verhältnis zwischen dem Volumen bzw. dem radialen Querschnitt der Mischkammer und dem Austrittsquerschnitt der ersten Düse — aufgetragen in der

ω Ordinate — und zwar sowohl für einen Ejektor nach dem Stand der Technik mil einer veränderlichen ersten Düse und einer unveränderlichen Mischkammer als auch für einen Ejektor gemäß der Erfindung,

I'ig. 2 einen Querschnitt durch den Ejektor gemäß

h^r> der Erfindung.

In F i g. t beziehen sich die Kurve 10 auf ein Strahlgebläse gemäß dem Stand der Technik und die Kurve 12 auf ein Strahlgebläse gemäß der Erfindung. Es ist er-

kennbar, daß zwischen den auf der Abs/Jsse aufgetragenen Werten von 1,0 bis 1,5 in.² die den Werten 6,45 bis 9,67 cm² entsprechen, die Kurve 12 gegenüber der Kurve 10 im wesentlichen waagerecht verläuft, d. h. daß bei dem Strahlgebläse gemäß der Erfindung das Querschnittsverhältnis zwischen der Mischkammer und der ersten inneren Düse im wesentlichen konstant bleibt, wogegen dieses Verhältnis entsprechend der Kurve 10 stark abfällt. Soweit Stopfen in bisher bekannten Ejektoren verwendet wurden, wird das Verhältnis zwischen zwei in Längsachse des Stopfens aufeinanderfolgenden Querschnitten der Mischkammer nicht im wesentlichen konstantgehalten, womit ein durch die Erfindundung erhaltener Wirkbereich nicht erreicht wird.

Fi g. 2 zeigt den allgemein mit 14 bezeichneten Ejektor, der eine erste innere Düse 16 und eine zweite äußere Düse 18 hat. Der Austrittsquerschnitt der inneren Düse 16 kann durch einen konisch gestalte: en Stopfen 20 verändert werden, der durch eine allgemein mit 22 bezeichnete Betätigungsvorrichtung in Längsrichtung verschoben werden kann. Durch eine relative Verstellung des Stopfens 20 gegenüber der ersten Düse 16 wird nicht nur deren Austrittsquerschnitt verändert, sondern auch das Volumen der nachgeordneten Mischkammer 25. Die Innenwandung 26 der Rohrleitung 24 und die Außenwandung des Stopfens 20 bilden einen Ringraum, die Mischkammer 25, die die Strömung aus der ersten und zweiten Düse aufnimmt. Es ist augenscheinlich, daß die Länge und das Volumen der Mischkammer 25 sich ändern, wenn die Lage des Stopfens 20 verändert wird, j<> und zwar verändern sich die Größe des Austrittsquerschnittes der Düse 16 und die Länge bzw. das Volumen der Mischkammer 25 in gleichläufigem Sinne, wenn der Stopfen 20 seine Lage ändert. Hierzu sind die Konizitäten des Stopfens 20 einerseits und der Innenwandung 26 J5 der Rohrleitung 24 andererseits zwar gleichsinnig, aber abweichend derart, daß die axialen Querschnitte zwischen den mit B und C bezeichneten Stellen der Mischkammer stromabwärts kontinuierlich abnehmen.

Die Betätigungsvorrichtung 22 besteht im Ausführungsbeispiel aus einem Zylinder mit einem beweglichen Kolben 28 und einer Kolbenstange 30, die mit einem fest mit dem Stopfen 20 verbundenen Teil 32 in Verbindung steht. Indem der Kolben 28 entweder von der einen oder der anderen Seite vom Druckmittel be- 4^r> aufschlagt wird, kann die Lage des Stopfens 20 gegenüber der Düse 16 verändert werden.

Die Betätigungsvorrichtung 22 ist in einem ortsfesten, über Stege 36 mit der Rohrleitung 24 festverbundenen konischen Innenteil 34 angeordnet, das mit dem Stopfen w 20 fluchtet und mit der Rohrleitung 24 eine Fangdüse bzw. einen Diffusor bildet, um den statischen Druck innerhalb des Ejektors wiederzugewinnen. Um die Strömung nicht ungünstig zu beeinflussen, wird das feststehende konische Innenteil zweckmäßig in den bcwegli- τ> chen Stopfen 20 eingefügt.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß die Mischkammer 25 so dimensioniert ist, daß das Verhältnis zwischen zwei in der Längsachse des Stopfens 20 aufeinanderfolgenden beliebigen Querschnitten der t>o Mischkammer im wesentlichen konstant bleibt, wenn der Stopfen 20 verstellt wird. So im beispielsweise das Verhältnis zwischen dem Querschnitt B einerseits und dem Querschnitt Candererseits für jede Lage des Stopfens 20 im wesentlichen konstant. Dies gilt auch für zwei b^r, an beliebiger anderer Stelle vorhandenen Querschnitten. Darüber hinaus bleibt auch der Ausiritisqucrschniu A der ersten Düse 16 im Verhältnis zum gesamten Volumen bzw. dem Querschnitt der Mischkammer entlang ihrer Längsachse im wesentlichen konstanL Wenn die Erfindung für Beiüftungs-Systeme in Flugzeugen verwandt wird und Nebenluft der Triebwerke benutzt, müssen die ausgewählten Werkstoffe für den Ejektor hohen Drücken und Temperaturen widerstehen können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Ejektor mit einer in einer Rohrleitung angeordneten inneren ringförmigen Düse und einer diese konzentrisch umgebenden äußeren ringförmigen Düse, mit einem länglichen Stopfen, dessen eines Ende die innere Begrenzung der inneren Düse bildet, der sich stromabwärts erstreckt und der /um Verändern des Austriltsqucrsehnitis der inneren Düse längsbewegbar ist. und mit einer nach den Düsen angeordneten Mischkammer, die zwischen der Innenwandung der Rohrleitung und dem Stopfen gebildet wird, wobei das Volumen der Mischkammer und der Austrittsquerschnitt der inneren Düse sich beim Verstellen des Stopfens i.» Slrömungsrkhtung vergrößern, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen (20) und die Rohrleitung (24) im Bereich der Mischkammer (25) so bemessen sind, daß beim Verstellen des Stopfens das Verhältnis zwischen dem Volumen der Mischkammer und dem Auslrittsquerschnitt (A) der inneren Düse (16) und das Verhältnis zwischen zwei in Längsachse des Stopfens aufeinanderfolgender Querschnitten (B. C) der Mischkammer im wesentlichen konstant bleiben.

2. Ejektor nach Anspruch !.dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen (20) konisch ausgeführt ist.

3. Ejektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandung (26) der Rohrleitung (24) im Bereich der Mischkammer (25) ebenfalls im gleichen Sinne, aber abweichend von dem Maß der Konizität des Stopfens (20) konisch ausgebildet ist, der Art, daß die axialen Querschnitte (B, C) der Mischkammer stromabwärts kontinuierlich abnehmen.

4. Ejektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser des Stopfens (20) und der Innenwandung der Rohrleitung (24) stromabwärts zunehmen.

5. Ejektor nach Anspruch 1, mit einer der Mischkammer nachgeordneten Fangdüsc zur Wiedergewinnung des statischen Druckes, gekennzeichnet durch ein mit dem beweglichen Stopfen (20) fluchtendes, ortsfestes, mit der Rohrleitung die Fangdüse (36) bildendes Innenteil (34).