DE2352149A1

DE2352149A1 - Wirbelrohr

Info

Publication number: DE2352149A1
Application number: DE19732352149
Authority: DE
Inventors: Richard Thomas Anderson; Willard Lee Andrist
Original assignee: Owatonna Tool Co
Current assignee: Owatonna Tool Co
Priority date: 1973-01-02
Filing date: 1973-10-17
Publication date: 1974-07-11
Also published as: JPS4997945A; US3786643A; GB1387784A; CA1014076A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Veickmann, 2352149

.-.*■» Dipl. Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr.K.FiNCKE

/ Dipl.-Ing. F. A.WEICKMANN, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN 16.10.1973

POSTFACH 860820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

OWATOUUA TOOL COMPANY, 655 Eisenhower Drive, Owatonna

Minnesota, V.St.A.

Wirbelrohr

Die Erfindung betrifft ein Wirbelrohr zum Trennen von Preßluft in einen heißen und einen kalten Anteil, bestehend aus einem Gehäuse und einer damit verbundenen Kappe, die eine Wirbelkammer und eine Hauptkammer bilden, zwischen denen eine Serie von Luftkanälen verläuft, die tangential in die Wirbelkammer eintreten, wobei die Kappe einen Kaltluftdurchgang von der Wirbelkammer zum Rohrausgang besitzt und das Gehäuse einen langgestreckten Luftdurchgang aufweist, der sich von der Wirbelkammer über die gesamte Länge erstreckt <>

Solche Wirbelrohre finden insbesondere in der Kraftfahrzeugtechnik zum Kühlen automatischer Luftklappen bei deren Erprobung Verwendung» Sie sind in der einschlägigen Technik seit den entsprechenden frühen Entwicklungen durch Georges Hanque bekannt. Wie aus dem Buch "Eefrigeration and Air Conditioning" von Jordan und Priester, 1948, Verlag Prentiss-

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ORIGtNAL INSPECTED

Hall, zu entnehmen ist, kennt man .sie auch unter dem Namen Ranque-Rohr, Hilsch-Rohr oder Vortex-Rohr. Seither sind solche Wirbelrohre weiterentwickelt worden. Zusätzliche Ausgestaltungen sind in den US-PS 2 581 168, 3 173 273 und 3 208 229 enthalten.

Andere Weiterbildungen betreffen die Anordnung von Ventilen an dem Ende solcher Wirbelrohre, aus dem das heiße Gas strömt. Hier sind die US-PS 3 074 243, 2 893 214 und 2 955 432 zu nennen.

Keines der genannten Patente hat indessen eine wirtschaftliche Konstruktion eines Wirbelrohres zum Gegenstand, bei der die einzelnen Teile aus Kunststoff bestehen, Gehäuse und Kappe durch eine Zapfenverbindung miteinander vereinigt sind, wobei ein ringförmiges Luftfilter in der Hauptkammer des. Wirbelrohres zwischen Gehäuse und Kappe eingeschlossen ist, und bei der am Heißluftende des Wirbelrohres ein Ventil mit einem gedrosselten Durchfluß zur Erzielung hoher Lufttemperaturen angeordnet ist, wobei es die Einstellung des Ventils im Bedarfsfall ermöglicht, aus dem heißen Ende einen relativ ungedrosselten Luftstrom und aus dem anderen Ende extrem kalte Luft fließen zu lassen.

Die vorliegende Erfindung beseitigt die Probleme und Nachteile der genannten älteren Konstruktionen und gestattet die Herstellung eines preiswerten Wirbelrohres mit geeigneten Ansatzstücken zur Verwendungin der Kraftfahrzeugtechnik als Prüfgerät für Luftklappen, wo es notwendig ist, im Zuge des Prüfungsverfahrens eine automatische Luftklappe abzukühlen, wobei das Wirbelrohr von seinem entgegengesetzten Ende wahlweise Luft von geeignet hoher Temperatur abgeben kann.

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Die Erfindung soll ein Wirbelrohr schaffen, das im wesentlichen aus einem Gehäuse und einer Kappe aus Kunststoff besteht, die so geformt sind, daß sie ineinandergreifen und zwischen sich eine Wirbelkammer und eine diese umgebende Hauptkammer mit einer Serie dazwischenliegender Luftkanäle bilden, die tangential in die Wirbelkammer eintreten, wobei in der Hauptkammer ein ringförmiges Luftfilter angeordnet ist, das mit seinen Enden in Kreisnuten, an gegenüberliegenden Flächen von Kappe und Gehäuse gehalten wird.

Ferner soll das Gehäuse des erfindungsgemäßen Wirbelrohres einen langgestreckten Durchgang besitzen und mit einem anschraubbaren, aus Düse und Ventil bestehenden Teil versehen sein, das einen gedrosselten und einen nicht gedrosselten Luftdurchgang bietet. Dieses Teil soll man entweder in eine Stellung bringen können, in der die Luft ausschließlich durch den gedrosselten Luftdurchgang fließt, wenn Heißluft benötigt itfird, oder in eine'.Reihe anderer Stellungen, in denen ein relativ ungedrosselter Luftstrom durch den ungedrosselten Luftausgang fließt, wenn man möchte, daß aus dem kalten Ende des Wirbelrohres kältere Luft austritt.

Weitere Einzelheiten und Vorteil© der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausfuhruagsbeispiels anhand der Zeichnungen« Es zeigern

Fig» 1 ein erfindungsgemäßes Wirbelrohr in perspektivischer Ansicht, das sich als Luftklappen-Prüfgerät verwenden läßt 5 ί

Figo 2 einen, vergrößerten Vertikalschnitt entlang der .Linie 2-2 der Figo 1,

Figo 3 einen Vertikalschnitt längs aer Linie 5-5 in Fig. 2 und

Figo 4- eine vergrößerte Ansicht des aus Düse und Ventil bestehenden Teiles in Verbindung mit einem Ende des Gehäuses, wobei Düse und Ventil gegenüber der Darstellung nach Figo 2 eine geänderte Lage einnehmen«,

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Das in Fig. 1 gezeigte Wirbelrohr besteht aus einem Gehäuse 10, das mit einer Kappe 11 verbunden ist. Das Gehäuse 10 hat eine Mittenausnehmung 15» in die zur Herstellung einer Verbindung ein Zapfen 16 an der Kappe 11 aufgenommen ist. Dazwischen liegt ein O-Ring 17» um Gehäuse und Kappe zusammen abzudichten. Das Gehäuse 10 und die Kappe 11 haben außerdem aneinanderliegende Flächen 18 und werden durch mehrere Verbindungsteile 20 miteinander vereinigt.

Das Wirbelrohr weist, wie üblich, eine Wirbelkammer 21 auf, die von einer Hauptkammer 22 umgeben ist. Zwischen der Wirbelkammer und der Hauptkammer erstreckt sich eine Serie von Luftkanälen 23, die tangential in die Wirbelkammer eintreten. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel besitzt das Gehäuse

10 einen Mittelabschnitt 25» der mit dem Zapfen 16 der Kappe

11 die dazwischenliegende Wirbelkammer bildet. Die Luftkanäle 23 werden durch Nuten in der Fläche des Mittelabschnittes 25 des Gehäuses gebildet und durch die Badfläche des Zapfens 16 der Kappe vervollständigt.

Durch einen Einlaß 30 im Gehäuse 10 tritt Preßluft in das Wirbelrohr ein und gelangt durch die ringförmige Hauptkammer und die Kanäle 23 in die Wirbelkammer 21. Zur Filterung der Luft ist in der Hauptkammer ein ringförmiges Filter 31 angeordnet, dessen gegenüberliegenden Enden in einer ringförmigen Hut 32 des Gehäuses und einer ringförmigen Nut 33 eier Kappe sitzen. Beim Zusammensetzen von Gehäuse und Kappe kann man das ringförmige Pilter 31 in die Hut 32 des Gehäuses 10 einlegen und die Kappe dann in ihre Endlage bringen, in der das andere Ende des Filters 31 in der Nut 33 der Kappe liegt.

Die Kappe 11 weist ein Eolirteil 41 auf _t das einen'Kaltluftdurchgang 40 von leicht konischer Form bildet. Sein Durchmesser ist kleiner als der'der Wirbelkammer 21. Das Gehäuse 10 besitzt ebenfalls ein seitliches Bonrteil 45 mit einem

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Luftdurchgang 4-6, dessen Durchmesser kleiner ist als der der Wirbelkammer 21, Jedoch größer als der des Kaltluftdurchganges 40. Die Konstruktion bringt die in die Wirbelkammer eintretende Luft auf höhere Geschwindigkeit und bewirkt eine bessere Trennung der Luft in Heiß- und Kaltanteile. Diese Beziehung der Wirbelkammer zu den Luftdurchgängen ist bekannt und in der US-PS 2 581 168' beschrieben.

Mit dem freien Ende des seitlichen Rohrteiles 45 des Gehäuses 10 ist ein aus Düse und Ventil bestehendes Teil 50 verbunden, das den Betrieb des Wirbelrohres bezüglich der Temperatur der vom Wirbelrohr gelieferten Ikiftanteile regelt. Das Teil 50 ist napfförmig und besitzt eine Querwand 51 mit einem verengten Luftdurchgang 52, der konzentrisch zum Luftdurchgang 46 liegt. Sas Bnde des Luftdurchganges 52 ist mit einer Metalleinlage 53 versehen, die eine Drossel ^A- zur Drosselung des Luftstromes

bildet» Bei der in Fig« 2 dargestellten Lage der Teile ist die einzige Luft, di© nach links fließen kann, diejenige, die durch die Drossel 54 geht. Dies bewirkt den Austritt von Luft verhältnismäßig hoher.Temperatur an dieser Stelle, während die aus dem Kaltluft dur chgang 40 austretende Luft keine besonders niedrige Temperatur besitzt«

Das Düsen-Yentil-Teil 50 ist mittels eines Gewindes 35 auf das Eohrteil 45 aufschraubbar und befindet'sieh in seiner inneren Grenslage, wie sie in Pig« 2 dargestellt ist₈ mit der Querwand 51 in Anlage am Ende des Eohrteiles 45. Das Düsen-Ventil-Teil kasn jedoch gedreht und aufgrund seiner Schraubverbindung mit . dem Rohrteil 45 von seiner inneren Stellung weg in eine von " mehreren anderen Stellungen gebracht werden, von denen eine in Fig. 4 dargestellt ist» In dieser Stellung ist die Querwand 51 des Teiles 50 vom Ende des Hohrteiles 45 des Gehäuses abgehoben und die durch den Luftdurchgang 46 fließende Luft kann zu einem nicht gedrosselten Luftaustritt 60 strömen, der in einer Seitenwand 61 des Düsen-Ventil-Teiles 50 angebracht ist, wobei

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die durch den Luftdurchgang 46 strömende Luft sich nicht auf einer Höchsttemperatur befindet, die aus dem Kaltluftdurchgang 40 austretende Luft sich jedoch auf bzw. nahezu auf der niedrigsten Temperatur befindet, die möglich ist. Eine Wärmeschutzmanschette 65» die einen Teil des Düsen-Ventilteiles 50 bildet, umgibt den Rohrteil 45 des Gehäuses. Das Gehäuse 10 und die Kappe 11 sind so konstruiert, daß man sie aus geformten Kunststoffteilen herstellen kann, ebenso das Düsen-Ventilteil 50. Zur Herstellung der Drossel 54- ist die Metalleinlage 53 in das Düsen-Ventilteil 50 eingeformt, wobei ein langer, eng begrenzter Durchgang vorgesehen sein kann. Wie dargestellt, kann die Wärmeschutzmanschette 65 mit einer äußeren Rändelung versehen sein, um die Drehung des Düsen-Ventilteiles 50 zu erleichtern. Diese Manschette ist an der Wand 61 befestigt, die ihrerseits auf das Gehäuseteil 45 aufgeschraubt ist. Die Manschette 65 hat eine öffnung 66, die mit der öffnung 60 ausgerichtet ist.

Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung eines Wirbelrohres, das aus geformten Kunststoffteil en einfacher Gestalt besteht, ist es möglich, die Verwendung solcher Wirbelrohre in vorteilhafter Weise auf weitere Gebiete auszudehnen, etwa auf den Betrieb von Kraftfahrzeuggaragen, wo man heiße oder kalte Luft benötigt, etwa um in bekannter Weise bei der Wartung von Kraftwagen eine automatische Luftklappe abzukühlen.

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Claims

nspriich

'Λ J Wirbelrohr zum Trennen von Preßluft in einen heißen und feinen kalten Anteil, bestehend· aus" einem Gehäuse und einer damit verbundenen Kappe, die eine Wirbelkammer und eine Hauptkammer bilden_s zwischen denen eine Serie von Luftkanälen verläuft, die tangential in die Wirbelkammer eintreten, wobei die Kappe einen Kaltluftdurchgang von der Wirbelkammer zum Rohrausgang besitzt und das Gehäuse einen langgestreckten Luftdurchgang aufweist, der sich von der Wirbelkammer über die gesamte Gehäuselänge erstreckt, dadurch gekennzeichnet , daß am einen Ende des Gehäuses (10) ein Düsen-Ventilteil (50) angebracht ist, das eine den Luftstrom einengende Drossel (55₉54) und eine weitere'Luftaustrittsöffnung (60) aufweist und sich so einstellen läßt, daß in einer ersten Lage alle in dem langgestreckten Luftdurchgang (46) des Gehäuses (10) fließende Luft durch die Drossel (55?54) strömt, während in ^jeder von mehreren anderen Lagen Luft durch die weitere Luftaustrittsöffnung (60) in einer steuerbar größeren Menge als durch die Drossel fließen kann=,

2 ο Wirbelrohr nach Anspruch 1, dadurch gekenn seich net₂ daß der Busen-Ventilteil (50) napfförmig ist und auf ein 'Ende des Gehäuses aufgeschraubt ist, daß sich die weitere Luftaustrittsöffnung (60) in einer Seitenwand die- ; ses Seiles (50) befindet und daß dieses Teil eine innere Wandung (51) besitst₉ die im Eingriff mit einem Sade des Gehäuses (10) steht und in der ersten Lage des Seiles (50) die weitere Luftaustrittsoffnung (60) absperrt und den gesamten Luftstrom zwingt, durch die Drossel (53954·) zu fließen«

3. Wirbelrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Düsen-Ventilteil (50) aus Kunststoff besteht mit einem Metalleinsatz (53)» der die Drossel bildet.

4. Wirbelrohr nach Anspruch 1, 2 oder 3> dadurch gekennzeichnet , daß das Düsen-Ventilteil (50) mit einer Wärmeschutzmanschette (65) versehen ist, die den Teil des Gehäuses (10) mit Abstand umgibt, der den langgestreckten Luftdurchgang (46) enthält.

5. Wirbelrohr·zum Trennen von Preßluft in einen heißen und einen kalten Anteil, bestehend aus einem Gehäuse und einer damit verbundenen Kappe, die eine Wirbelkammer und eine Hauptkammer bilden, zwischen denen eine Serie von Luftkanälen verläuft, die tangential in die Wirbelkammer eintreten, wobei die Kappe einen Kaltluftdurchgang von der Wirbelkammer zum Rohrausgang besitzt und das Gehäuse einen langgestreckten Luftdurchgang aufweist, der sich von der Wirbelkammer über seine ganze Länge erstreckt, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuse (10) eine Mittenausnehmung (15) und die Kappe einen mittig angesetzten Zapfen (16), der in die Mittenausnehmung paßt, besitzt, sowie einen Lufteinlaß (30), der in die Hauptkammer (22) führt, und ein ringförmiges Filter (3"O₁ das in der Hauptkammer sitzt und mit einem Ende in einer Nut (32) des Gehäuses(iO) und mit dem anderen Ende in einer Nut (33) des Zapfens (16) der Kappe (11) liegt.

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