DE2409632A1 - Duese zur erzeugung einer fluidstroemung - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

MANITZ, FINSTERWALD & GRÄMKOW

Hünchen, den 28. Februar We/Sv - L 2002

S;R.Oo LABOI&LCOßlES ΠΙΟ.

1525 Kings Highway, Fairfield,

öoiraecti out, USA

Düse zur Erzeugung einer FluidstrÖmung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Düse, v/elche eine Druckfluidströnung dazu verwendet, um eine Sekundärfluidströmung 3u induzieren.

Es ist bekannt, daß solche Düsen einen Durchgang aufweisen, durch welchen das Druckfluid hindurchgeleitet wird, und weiterhin einen Einlaß haben, der mit dem Sekundärfluid in Verbindung steht. Somit hat die Strömung des Druckfluides die Strömung des Sekundärfluides induziert, und zwar in den Einlaß und durch den Durchgang hindurch, wobei die Fluidströmungen aus dem Ende des Durchgangs ausgetreten sind.

Während solche Düsen grundsätzlich funktionieren, sind sie im allgemeinen, ,jedoch so ausgelegt, konstruiert und/oder eingestellt gewesen, daß sie mit gutem Wirkungsgrad nur bei einer bestimmten Jetriebsbedingung arbeiten, v/elche durch entsprechende

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Werte des Auslaßdruckes, des Einlaßdruckes, der Höhe des Druckes des Druckfluids, usw. festgelegt ist. Wenn-sich die Betriebsbedingungen verändert haben, ind^n sich wenigstens einer der Werte geändert hatte, arbeitete, die Düse mit geringerem Wirkungsgrad, v/eil das "Druckfluid weniger Sekundärfluid induziert hat. Weiterhin, hat die Einstellung der einen Betriebsbedingung im allgemeinen dazu geführt, da3 die Maximalwerte eingestellt waren, bei welchen die Düse arbeiten konnte, und wenn diese überschritten wurden, war die Düse niiit mehr betriebsfähig. Somit sind die bekannten Düsen im allgemeinen in ihrem Wirkungsgrad begrenzt, da sie nur auf eine bestimmte Betriebsbedingung einstellbar sind, die ihre Anwendung begrenzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Düse der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher die Druckfluidströmung ein Sekundärfluid induziert, wobei die Anordnung über einen verhältnismäßig breiten Betriebsbereich mit gutem Wirkungsgrad arbeitet.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß dann, wenn die erfindungsgenüße Düse Betriebsbedingungen unterworfen wird, die über den normalen Betriebabereich hinausgehen, keine Betriebsstörung auftritt, v/eil kein Druckfluid'in umgekehrter Richtung durch den Sekundärfluid-Einlaß fließen kann.

Ein v/eiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß trotz der Anpassungsfähigkeit der erfindungsgernäßen Düse an verschiedene Betriebsbedingungen die Gesamtanordnung im Aufbau äußerst einfach , in der Herstellung wirtschaftlich und im Gebrauch zuverlässig ist.

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Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß' eine Düse mit einem Durchgang ausgestattet ist, der einen Auslaß und einen Einlaß aufweist. Der Einlaß ist mit einer Sekundärfluid-Tuelle verbunden, und zwar durch eine Öffnung, welche zwischen einem bewegbaren Element und einem stationären Element derart vorgesehen ist, daß die Größe der Öffnung, durch welche das Sekundärfluid in den· Durchgang eintritt, durch eine Relativbewegung der Elemente veränderbar ist. Eines der Elemente, vorzugsweise das bewegbare Element, hat einen Teil, der einem Druck am Auslaß unterworfen ist, und einen weiteren Teil, welcher dem Sekuiidärfluiddruck am Einlaß ausgesetzt ist. Die Druckdifferenz wird dazu verwendet, um eine Kraft auszuüben, x^elche eine Relativbewegung der zwei Elemente hervorruft, um die Größe der Einlaßöffnung in entgegengesetztem Sinne zu verändern. Somit kann die Düse eine große Öffnung aufweisen, wenn die Betriebsbedingungen ein großes "Volumen des Sekundärfluids erfordern, was bei niedrigem Differentialdruck der Fall ist,-während dann, wenn der Differentialdruck zunimmt, die Größe der öffnung abnimmt, um die ordnungsgemäße Beziehung zwischen den Teilen aufrechtzuerhalten, damit ein ordnungsgemäßer Betrieb mit gutem Wirkungsgrad möglich ist. In einigen Fällen kann die Öffnung vollständig geschlossen sein, und zwar für Werte der Differentialdrücke, welche so- hoch liegen, daß der Druckstrahl die Tendenz hätte, in umgekehrter Richtung durch die Eintrittsöffnung in die Sekundärfluidquelle einzutreten. Durch entsprechende Reaktion auf den Wert des Differentialdruckes stellt sich die Düse demgemäß automatisch auf die augenblicklichen Betriebsbedingungen ein, die im Gebrauch auftreten.

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Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt einer erfindungsgemäßen Düse, bei welcher das bewegliche Element derart angeordnet ist, wie es der Fall ist, wenn am Einlaß und am Auslaß eine geringe Druckdifferenz herrscht,

Fig. 2 eine ähnliehe Darstellung wie Fig. 1, welche das bewegliche Element in einer Stellung darstellt, welche einer größeren Druckdifferenz am Einlaß und am Auslaß entspricht,

Fig. ό eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Düse,

Fig. 4 einen Axialschnitt einer zweistufigen erfindungsgemäßen .Düse mit variablem Durchfluß,

Fig. 5 einen ähnlichen Schnitt wie Fig. 4-, der eine weitere Ausführungsform einer zweistufigen Düse mit veränderbarer Strömung darstellt,

Fig. 6 einen Längsschnitt einer veränderbaren Düse des Coanda-Typs,

Fig. 7 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 6, welche eine andere Stellung der Nase und des Einlasses für ein höheres Vakuum am Einlaß darstellt als in der Fig. 6, und

Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie 8-8 in der Fig. 6.

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Die in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnete Düse weist einen Düsenkörper 11 auf, der aus einem starren Material besteht, wobei die Anordnung im Schnitt dargestellt ist. Eine Schraube 12 ist in das eine Ende des Düsenkörpers eingeschraubt und weist eine Bohrung 13 auf, welche über ein weiteres hohles Anschlußstück 14· eine Verbindung mit einer Leitung oder einem Rohr 15 herstellt. Das Rohr 15 ist vorzugsweise mit einer Fluidquelle unter Druck derart verbunden, daß das Druckfluid dazu gebracht ist, durch das Anschlußstück 14-, die Bohrung 13 hindurchzugehen und aus dem Ende 16 der Bohrung wie ein zylindrischer Strahl auszuströmen.

Das andere Ende des Düsenkörpers 11 hat einen abgestuften Hohlraum, der durch die Seitenwände 17 und 18 gebildet ist, wobei ein Absatz 19 die zxtfei Seiten miteinander verbindet. Ein ringförmiges bewegbares Element 20 ist innerhalb des abgestuften Hohlraumes angeordnet und weist eine Außenfläche 21 auf, die im wesentlichen der Fläche 18 angepaßt ist, und hat einen nach außen gerichteten Flansch 22. Eine Feder 23 ist zwischen dem Absatz 19 und dem Flansch 22 angeordnet und ist derart gespannt, daß sie das bewegbare Element 20 nach links und nach außen in bezug auf den abgesteppten Hohlraum vorspannt. Eine Kapoe 24-steht ,jedoch mit der anderen Seite des Flansches 22 im Eingriff, um das bewegliche Element im Hohlraum zu halten. Um eine dichte Verbindung zwischen den zwei Seiten 18 und 21 zu gewährleisten, ist vorzugsweise ein O-Ring 24-a in einer Rille angeordnet, welche in dem bewegbaren Element ausgearbeitet ist.

Zwischen seinen beiden Enden weis't der DüsenkörOer 11 eine ' zylindrische Kammer 25 auf, welche über ein Rohr 26 mit einer Sekund-irfluidquelle verbunden ist, das durch die Düse 10 bewegt werden soll.

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Im .Betrieb der Düse strömt; Druckfluid durch das Rohr 1p und tritt aus dem Ende 16 in der Weise aus, daß in einer Durchführung 27, welche durch die Innenwand des bexireglichen Elementes 20 gebildet ist, ein Druckfluidstrahl gebildet wird, der sich durch die Durchführung 27 hindurchbewegt, um aus 'der Auslaßseite 23 auszutreten. Wie dem Fachmann bekannt ist, wird im Bereich um den Umfang des Strahls herum ein verminderter Druck gebildet, und dadurch wird eine Sekundärfluidotrömung durch das Rohr 26 induziert, welche weiterhin durch die Kammer 25 geht und zwischen etwa ähnlich gekrümmten ringf örrai ;en Oberflächen 29 und -jO hindurch, welche in der Schraube 12 ausgebildet sind, und weiter durch das bewegliche Element 20. Diese bilden die Einlaßöffnung für das Sekundärfluid zur Düse.

Die Feder 23 drückt das bewegliche Element 20 nach links, während der Druck am Auslaß 20, der auf die Fläche 31 des beweglichen Elementes wirkt, die Tendenz hat, eine Kraft auszuüben, welche das bewegliche Element nach rechts drückt, während der Druck auf der Fläche jQ des beweglichen Elementes die iendenz zeigt, eine Kraft auszuüben, welche das bewegliche Element nach links drückt. Solange der Druck am Auslaß eine Kraft ausübt, welche geringer ist als der durch die Summe der Kräfte ausgeübte Druck, welcher durch die Feder 23 und den Druck auf die Fläche jO verursacht wird, behält das bewegliche Element seine in der Fig. 1 dargestellte Lage bei. In dieser Position des beweglichen Elementes besteht der größte Bereich zwischen den Flä chen 29 und 50, durch welche das induzierte Sekundärfluid strömen kann, und somit die größte Einlaßöffnung.

Wenn der Druck des Auslasses 23 eine Kraft ausübt, welche ist als diejenigen Kräfte, welche durch die Summe des Druckes auf die Fläche 30 und die Feder 23 aufgebracht werden, so bewegt sich das bewegliche Element 20 nach rechts, bis diese Kräfte wieder ausgeglichen sind. Dabei nähert sich die Fläche 30 der Fläche 29, so daß der Bereich vermindert wird, durch wel

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chen das induzierte Sekundärfluid strömen kann. Somit dient die Druckdifferenz am Auslaß und am Einlaß dazu, die Position des beweglichen Elementes 20 einzustellen, wobei das letztere eine große Einlaßöffnung bei geringem Druckunterschied und eine kleine Einlaßöffnung bei großem Druckunterschied liefert.

Durch entsprechende Dimensionierung der Stellung der Schraube 12 und des Wertes der Feder 23 zusammen mit den Bereichen der Flüchen 31 und 30, auf welche die Drücke wirken, können die einzelnen Teile derart dimensioniert sein, daß die Düse in die Lage versetzt ist, über einen weiten Druckbereich zu arbeiten. Es ist ersichtlich, daß die Schraube 12, weil sie mit dem Düsenköroer 11 in Gewindeeingriff steht, zunächst leicht in der V/eise eingestellt werden kann, daß eine geringe Druckdifferenz am Einlaß besteht. Weiterhin kann auch die Spannung der Feder 23 verändert werden, indem diese Feder ausgetauscht wird, um auf diese Weise die Düse veränderten Bedingungen anzupassen.

Ein Anwendungsfall, bei welchem ein weiter Druckbereich auftreten kann, ist in der Fig. 3 dargestellt, in welcher eine Fluidquelle 32 vorhanden ist und die Anforderung besteht, das darin befindliche Fluid in einen geschlossenen Druckfluidbehälter 33 zu pumpen. Die erfindungsgemäße Düse 10 kann hierzu gemeinsam mit einer ^'luidpumpe 34 verwendet werden, wobei die Fluidpumpe 34- das Druckfluid an den Einlaß der Düse 10 liefert, während das Rohr 26, welches den Einlaß des Sekundärfluids bildet, ebenfalls an die Fluidquelle 32 angeschlossen ist. Unter der Annahme, daß der Behälter 33 und die Fluidquelle 32 im wesentlichen auf denselben Drücken liegen, liefert das bewegliche Element 20 zunächst einen großen Einlaßöffnungsbereich für das induzierte Fluid derart, daß das Druckfluid eine nennenswerte Strömung an induziertem Fluid induziert.

Wenn der Druck im Behälter 33 ansteigt, nimmt der Unterschied im Druck am Auslaß, welcher demjenigen im Behälter -yj entspricht,

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und dem Einlaß zu, und das bewegliche Element 20 bewegt sich nach rechts, so daß der Einlaßbereich für das Sekundärfluid vermindert wird, wodurch die Düse in die Lage versetzt wird, auch bei dem höheren Auslaßdruck im wesentlichen mit gutem Wirkungsgrad zu arbeiten. Wenn der Druck im Behälter 33 weiter ansteigt, weil mehr Fluid hineingepumpt wird, bewirkt der Druckunterschied einen dichtenden Eingriff zwischen den Flächen 29 und 30, so daß der Einlaß vollkommen abgeschlossen Wird. Somit kann die Pumpe 34· jetzt den Druck im Behälter 33 über denjenigen hinaus erhöhen,"der normalerweise vorhanden wäre, wenn der Einlaß nicht blockiert wäre, wenn Druckfluid daran gehindert wird, in die Fluidquelle durch die Einlaßöffnung zurückzuströmen. Um eine wirksame Dichtung zu gewährleisten, ist vorzugsweise ein O-Ring 35 auf der Fläche 30 vorgesehen.

Während die Ausführungsform gemäß Fig. 3 zur Veranschaulichung einer Düse dient, die in einen Behälter mündet, der einen ansteigenden Druck aufweist, ist ersichtlich, daß sie in gleicher Weise arbeitet, wenn die Fluidquelle 32 ein geschlossener Behälter ist und die Düse 10 in eine freie Atmosphäre abgibt. Dabei würde die Druckdifferenz im Hinblick auf das zunehmende Vakuum in der Behälter-Fluidquelle dennoch zunehmen, bis der Maximalwert des Vakuums erreicht ist. Die Dichtung 35 würde somit das Druckfluid daran hindern, danach in den Behälter zu strömen, um dadurch das maximale Vakuum beizubehalten.

Es hat sich gezeigt, daß dann, wenn die Düse dazu verwendet wird, ein Vakuum in einem geschlossenen Behälter herzustellen, die Düse mit dem Druckfluid bei etwa 7 kp/cm am Anfang zunächst zwei Volumeneinheiten an induziertem Sekundärfluid für jede Volumeneinheit an Druckfluid evakuieren kann, während bei etwa 63 cm Quecksilbersäule 20 Volumeneinheiten an Druckfluid vielleicht eine Volumeneinheit an induziertem Fluid hervorrufen können.

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Somit füllt oder evakuiert die erfindungsgemäße Düse einen geschlossenen Behälter schneller, und zwar im Gegensatz zu einer Düse, welche entweder auf maximalen Ausgangsdruck oder maximalen Eingangsdruck eingestellt werden muß und solange unter solchen Bedingungen betrieben werden muß, bis der Behälter einen solchen Druck erreicht. Darüberhinaus ist die Menge an benötigtem Druckfluid wesentlich geringer, weil die Düse dazu neigt, über den gesamten sich ändernden Druck mit gutem Wirkungsgrad zu arbeiten.

Während die hier beschriebene Düse einen zylindrischen Strahlendruckfluid verwendet, ist ersichtlich, daß nach Bedarf die erfindungsgemäße Anordnung auch bei einer Venturi-Düse angewandt werden kann, welche einen ringförmigen Strahl aufweist.

Wenn es erforderlich ist, kann ein Anschlag 36 vorgesehen sein, um die Bewegung des beweglichen Elementes 20 nach rechts zu begrenzen und um die Position der Schraube 12 festzulegen, so daß auf diese Weise der maximale Druckunterschied leicht vorgegeben werden kann. Es kann jedoch in einer alternativen Ausführungsform auch vorgesehen sein, daß anstatt der Schraube 12 der Anschlag einstellbar ist. In beiden Fällen wird der minimale Bereich des Einlasses begrenzt.

In den Fig. 4 und 5 werden weitere Ausführungsformen einer Düse mit variablem Durchfluß dargestellt, wobei die Düsenanordnung aus zwei Düsen oder aus zwei Stufen besteht. In beiden Ausführungsformen induziert ein Druckfluid eine Sekundarfluidstromung in der ersten Stufe, während der Auslaß der ersten Stufe als' Druckfluid für die zweite Stufe dient, um eine weitere Strömung an Sekundärfluid zu induzieren. Weiterhin verändert die zweite 'Stufe in beiden Ausführungsformen die Größe ihrer Einlaßöffnung in Abhängigkeit von dem Wert des Differentialdruckes. Bei der in der Fig. 4 dargestellten ersten Ausführungsform hat die erste Stufe eine Einlaßöffnung fester Größe, während in der in der Fig»5

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dargestellten Düse die Einlaßöffnung eine veränderliche Größe aufweist·

_#Die in der Fig. 4 dargestellte erfindungsgemäße Düse ist in ihrer Gesamtheit mit 40 bezeichnet und weist.ein zylindrisches Gehäuse 41 auf, welches mit einer Verbindung 42 für einen Anschluß mit einer Sekundärfluidquelle ausgestattet ist derart, daß diese letztere das Gehäuee füllt.

Eine Druckfluidquelle ist an ein Rohr 43 angeschlossen, so daß Druckfluid durch eine öffnung 44 strömen kann, welche zwischen einem konfachen Ventilstößel 45 und einer Rohröffnung 46 gebildet ist· Die öffnung 44 ist benachbart zu einem Einlaß 17a einer Durchführung 47 angeordnet, die in einem ringförmigen Element 48 ausgebildet ist, das wie durch eine Schraube 48a am Gehäuse befestigt ist. Die Durchführung 47 ist derart ausgebildet, daß die Strömung oder das Druckfluid, welches durch die öffnung 44 und durch die Durchführung hindurchströmt, eine Strömung an Sekundärfluid in dem Einlaß 47a induziert, wie es durch die Pfeile 49 angegeben ist, welches aus dem Auslaß 47b austritt.

Ein Hing 50 ist wie durch eine Schraube 51 am Inneren des Gehäuses befestigt und ist an einem zylindrischen Element 52 mittels einer Profilgummimanschette 53 angebracht, die einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweist. Die Manschette 53 ist elastisch und hat die Tendenz, das Element 52 in der durch durchgezogene Linien angegebenen Stellung zu halten, während Jedoch zugleich eine Bewegung des Elementes 52 in die durch gestrichelte Linien angegebene Stellung möglich ist, wobei die Manschette dieser Bewegung entgegenwirkt. Ein Durchgang 54- ist in dem Element ausgebildet und hat einen Einlaß 54a und einen Auslaß 54b. Die Gehäuseseite ist offen, so daß der Auslaß 54-b außerhalb des Gehäuses münfet, wobei ersichtlich ist, daß die Manschette 53 das offene Ende blockiert, und zwar bis auf den Auslaß 54b.

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Der Durchgang 54 fluchtet mit dem Durchgang 4-7» so daß das aus dem Auslaß 57b austretende Fluid in den Durchgang 54 gerichtet ist, dessen Innenraum derart ausgebildet ist, daß diese Strömung eine Sekundärfluidströmung durch die öffnung induziert, welche zwischen den Elementen 48 und 52 vorhanden ist, wobei diese Strömung durch die Pfeile 55 angegeben ist.

Beim Betrieb der Düse induziert das Druckfluid, welches durch die öffnung 44 hindurchgeht, eine Sekundärfluidströmung in den Durchgang 47, und beide Strömungen vermischen sich und werden durch den Auslaß 57b ausgestoßen. Dieser Auslaß ist am Einlaß 54a des Durchganges 54 angeordnet, in welchen diese Strömung eintritt, um eine Sekundärfluidströmung in der durch die Pfeile 55 angegebenen Richtung zu induzieren, und zwar weiterhin in den Einlaß 54a hinein. Diese vereinigten Fluidströmungen treten am Auslaß 54b wieder aus.

Der Umgebungsdruck im Bereich des Auiasses 54a übt eine Kraft aus,· welche die Tendenz hat, das Element 52 nach rechts zu bewegen, und dieser Bewegung wirkt der Druck im Gehäuse entgegen, der im wesentlichen der Druck des Sekundärfluids ist. Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß der.Auslaß 54b in die Atmosphäre mündet und das Gehäuse im wesentlichen ein geschlossener Behälter ist, welcher denselben Druck aufweist wie das Sekundärfluid, führt der Betrieb der Düse dazu, daß der Druck des Sekundärfluids abnimmt, wenn sein absoluter Druck abnimmt, und zwar wegen der Absaugung von der Quelle» Im Gehäuse erfolgt somit eine Absaugung. Dies vermindert die Kraft, welche auf das Innere des Elementes

52 und die Manschette 53 wirkt, so daß dadurch der Druckunterschied auf beiden Seiten des Elementes 52 zunimmt, und dieser Differentialdruck erzeugt eine Kraft, welche das Element 52 dazu bringt, daß es sich entgegen der Federwirkung der Manschette

53 nach rechts bewegt. Diese Bewegung nach rechts begrenzt die Einlaßöffnung zwischen dem Element 52 und dem Element 47» durch welches das Sekundärfluid in den Einlaß 54a hineinströmen kann.

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Bei einem entsprechend ausgewählten Wert des Differentialdruokes kann diese Öffnung völlig verschlossen werden, und somit ist das Sekundärfluid dagegen blockiert, daß es in die durch die Pfeile 55 angegebene Richtung strömt. Diese Stellung der Teile ist durch gestrichelte Linien angegeben, und somit ist das einzige austretende Fluid das Druckfluid und das Fluid, welches durch den Durchgang 4-7 induziert ist. Zwischen diesen zwei Extremen findet das Element 52 eine Stellung, in welcher die Kräfte der'Gummimanschette 53 und des Differentialdruckes ausgeglichen sind. Ein ausgewählter Differentialdruck, bei welchem eine absolute Abdichtung gewährleistet ist, kann in der Größenordnung von 1© oder 12 cm Quecksilbersäule liegen. Ein Blockieren dieser Öffnung, während auch kein Sekundärfluid strömen kann, verhindert auch, daß das aus dem Durchgang 4-7 kommende Fluid in nennenswertem Umfang in die Sekundärquelle zurückströmt, indem es in einer zu den Pfeilen 55 entgegengesetzten Richtung strömt. Für Differentialdrücke unterhalb des gewählten Wertes werden jedoch nennenswerte Mengen an Sekundärfluid induziert, welche durch den Auslaß vom Durchgang 4-7 strömen, obwohl eine Strömung mit verhältnismäßig großer Menge und geringem Druck vorliegt.

Die in der Fig. 5 dargestellte und in ihrer Gesamtheit mit 57 bezeichnete Düse unterscheidet sich von den oben beschriebenen Ausführungsformen dadurch, daß die Öffnung für das Sekundärfluid in die erste Stufe ebenfalls veränderbar ist, anstatt fest zu sein, wie es bei den oben beschriebenen Ausführungsformen der Fall war. Die Düse 57 weist ein Gehäuse 58 auf, an welches kommunizierende Rohre 59 und 60 geführt sind, welche gemeinsam an dieselbe Sekundärfluidquelle angeschlossen sind, obwohl diese Rohre auch an getrennte Quellen angeschlossen sein könnten. Eine Druckfluidquelle ist über ein Rohr 61 angeschlossen, welches in eine Öffnung 62 mündet, und zwar in der oben beschriebenen Weise. Ein ringförmiges Element 63 mit einem Durchgang 64- hat die im Schnitt ersichtliche Form, ist bewegbar im Gehäuse angeordnet

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und ist normalerweise durch eine Feder 65 an einen Absatz 66 angedrückt. Der Durchgang 64 hat einen Auslaß 64b, welcher mit dem Einlaß 67a eines Durchgangs 67 fluchtet, der in einem rohrförmigen Element 68 ausgebildet ist. Eine Feder 69 drückt das Element 68 nach links gegen einen Anschlag 70j und somit besteht die Tendenz, daß die Elemente 63 und 68 auseinandergehalten werden.

Das Element 68 kann eine Gleitbewegung innerhalb des Gehäuses 58 ausführen, und es kann ein O-Ring 71 vorgesehen sein, um Leckverluste zu vermeiden.

Beim Betrieb dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Düse, und zwar einer Zweistufendüse, induziert das aus der öffnung in den Durchgang 64 austretende Druckfluid (durch Pfeile 72 dargestellt) eine Sekundärfluidströmung in den Durchgang, und die vereinigten Fluidströme treten in den Einlaß 67a aus, wo die Strömung eine weitere Sekundärfluidströmung in den Einlaß 67a induziert, wie es durch die Pfeile 73 dargestellt ist. Diese ' vereinigten Fluidströmungen treten dann aus dem Auslaß 67b aus. Wie bei der vorhergehenden Ausführungsform, hängt auch bei dieser Ausführungsform die Stellung des rohrförmigen Elementes von der Differenz im Druck zwischen den Drücken am Auslaß 67b und im Sekundärfluid im Gehäuse ab, und bei der Zunahme dieses Druckunterschiedes bewegt sich das Element 68 gegen die Wirkung der Feder 69 nach rechts. Bei einem verhältnismäßig niedrigen Differentialdruck, welcher in der Größenordnung von einigen cm Quecksilbersäule liegt, wird die öffnung, durch welche das Sekundärfluid strömt (durch die Pfeile 73 dargestellt) vollständig verschlossen. Während der Differentialdruck weiter wächst, weil beispielsweise der Absolutdruck des Sekuhdärfluids abnimmt, während der Ausgangsumgebungsdruck konstant auf atmosphärischem Druck bleibt, bewegt sich das Element 68 weiter nach rechts und drückt das Element 63 ebenfalls nach rechts, bis die öffnung, durch welche das Sekundärfluid strömt (durch PMIe 72 darge-

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stellt) für die erste Stufe verschlossen wird. Die Längsbewegung des Elementes 63 der ersten Stufe ist durch die Pfeile-74angedeutet, während die Bewegung des Elementes 68 durch den Pfeil 73 angegeben ist. Somit ist ersichtlich, daß bei dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform der Düse eine Regulierung der Größe der Öffnung erfolgt, durch welche Sekundärfluid über den gesamten Arbeitsbereich der Düse strömen kann, wobei die Stufen der Düse die Stellung einnehmen, in welcher sie wirksamer arbeiten, und zwar aufgrund des entsprechenden Differentialdruckes.

Die in den Fig. 6 bis 8 dargestellten Ausführungsformen sind auf eine Coanda-Düse gerichtet, in welcher das Druckfluid durch, einen Schlitz in einen Durchgang hineingedrückt wird, wobei der Schlitz zwischen dem Einlaß und dem Auslaß des Durchgangs liegt.

Die in den Fig. 6 bis 8 dargestellte und irisgesamt mit dem Bezugszeichen 80 bezeichnete Düse weist ein Rohr 81 auf, welches einen Eingang 82 hat, in dem eine perforierte Platte 83 angebracht ist, und weiterhin e'inen Ausgang 84 aufweist, in welchem eine weitere perforierte Platte 85 angeordnet ist. Der Eingang 82 ist mit einem Behälter oder einer Leitung verbunden, von wo die Sekundarfluidströmüng induziert werden soll, während der Ausgang 84- vorzugsweise in die Atmosphäre offen ist, wenn beispielsweise als induziertes Fluid Luft verwendet wird. Die Größe der öffnungen in den Platten 83 und 85 sind derart gewählt, daß eine im wesentlichen unbehinderte Strömung des Sekundärfluids in das Rohr erfolgen kann und aus diesem austreten kann.

Zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Rohres 81 ist ein ringförmiges Element 86 angeordnet, welches eine Querschnittsform aufweist, wie sie in der Zeichnung dargestellt ist, und weiterhin eine Abdeckkappe 87 hat. Das Element und die Abdeck-

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kappe legen einen Durchgang 88 fest, der einen Einlaß 89 und einen Auslaß 90 aufweist. Weiterhin steht eine Leitung 91 mit einer ringförmigen Kammer 92 in Verbindung,, welche ihrerseits mit einem Schlitz 93 in Verbindung steht, der zwischen den benachbarten Flächen des Elementes und der Abdeckkappe liegt. Eine Unterlegscheibe 94- kann zwischen den benachbarten Flächen der Teile 86 und 87 vorgesehen sein, um die Dimensionierung der Breite des Schlitzes 93 zu erleichtern und um gegebenenfalls entsprechende Dimensionierungssegmente vorzusehen, welche das Ausmaß des durch den Schlitz 93 strömenden Druckfluides regeln. Das Element 86 ist in dem Eohr 81 angeordnet, und zwar in der Weise, daß es sich entlang der Achse des Rohres bewegen kann, wobei das Rohr 81 mit einer öffnung 85 ausgestattet ist, durch welche die Leitung 91 hindurchgeführt ist. Diese Leitung verhindert eine Relativdrehung des Elementes, ermöglicht jedoch eine Längsbewegung entlang seiner Achse, und zwar im Ausmaß der öffnung 95·

Das Element 86 ist normalerweise so angeordnet, daß es eine Stellung einnimmt, wie es in der Fig. 6 dargestellt ist, und zwar durch Zugfedern 96, welche zwischen dem Element 86 und der Austrittsplatte 85 angeordnet sind. Die Federn 96 üben eine Kraft aus, welche die Tendenz hat, das Element zur Austrittsplatte hin und von dem Eingang weg zu ziehen.

An der Eintrittsplatte 83 ist ein Stift 97 angebracht, welcher die dargestellte Querschnittsform aufweist und derart" befestigt ist, daß er mit dem Durchgang 88 in axialer Richtung fluchtet. Er weist einen Hasenabschnitt 98 auf, dessen Durchmesser abnimmt, und zwar in dem Maß, wie er sich dem Einlaß 89 der Düse nähert, wobei dieser Ansatz gemäß der Darstellung vorzugsweise spitz ist.

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Um beim Betrieb der Düse eine Saugwirkung am Eingang 82 des Rohres zu erzeugen, welche größer ist als dies bisher bei Coanda-Düsen möglich war, wird Druckfluid in die Leitung 91 eingeführt, welches durch die Kammer 92 und aus dem Schlitz 93 ausströmt, wie es durch den Pfeil 99 dargestellt ist. Dieses Fluid geht dann durch den Auslaß 90 und die Austrittsplatte 85. Diese Strömung induziert aufgrund des Ooanda-Effektes die Strömung des Umgebungsfluids, welche durch die Pfeile 100 angegeben ist, in den Einlaß 89 und durch den Durchgang 88, wo sie sich mit dem Druckfluid derart vereinigt, daß durch den Auslaß 90 die miteinander vereinigten Fluidströmungen hindurchgehen. Die Strömung des Umgebungsfluids erzeugt ein Vakuum zwischen dem Einlaß 89 und dem Eintritt 82, und dieses Vakuum wirkt auf die Fläche 101 des Elementes 86. Dieses Element hat eine weitere Fläche 102 neben dem Austritt, und somit wirkt darauf der Druck am Ausgang, wobei der Ausgangsdruck höher ist, im allgemeinen der atmosphärische Druck, so daß eine Druckdifferenz auf den zwei Flächen 1O1. und 102 vorhanden ist.

Diese Differenz übt eine Kraft aus, welche das Element 86 nach links gegen den Stift bewegt, und zwar gegen die Spannung der Federn 96. Das Ausmaß der Bewegung hängt von der Größe der Druckdifferenz ab, die ihrerseits normalerweise völlig vom Ausmaß des Vakuums auf der Fläche 101 abhängt, wobei die relativen Flächen zwischen den Oberflächen 101 und 102 und die Federkraft der Federn 96 eingehen. Wenn das Vakuum am Eingang 82 zunimmt, nimmt die Kraft zu, welche die Düse nach links bewegt, um die Federn 96 in zunehmendem Maß zu strecken und das Element nach links in eine stabile Lage zu bringen, in welcher die verschiedenen Kräfte im Gleichgewicht stehen. Somit kann gemäß der in durchgezogenen Linien dargestellten Stellung (Fig.7) das Element zuweilen auf halbem Weg zwischen den Exifcremstellungen seines Bewegungsbereiches stehen. Die am weitesten geöffnete Stellung^vdes Elementes ist in der Fig.6 in durchgezogenen Linien dargestellt, während die am weitesten geschlossene Stellung durch gestrichelte Linien in der Fig.? dargestellt ist.

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In der am weitesten geöffneten Stellung ist die Öffnung, durch welche Sekundärfluid zwischen dem Stift und dem Einlaß strömen kann, im wesentlichen nicht begrenzt, und das Verhältnis des Volumens des strömenden induzierten Sekundärfluids im Vergleich zu dem verwendeten Druckfluid ist auf seinem höchsten Wert, vielleicht 7 zu 1. Dies tritt bei den unteren Werten des Vakuums am Eingang auf. In seiner am weitesten geschlossenen Stellung, wo der höchste Wert des Vakuums am Eingang vorhanden ist, ist die Öffnung, durch welche Sekundärfluid zwischen der Nase und dem Einlauf strömen kann, im wesentlichen derart reduziert, daß das Verhältnis des Volumens von Sekundärfluid zu Druckfluid sehr klein ist, vielleicht 1,2 zu 1.

Es ist ersichtlich, daß dann, wenn die Stellung der Nase 98 die Öffnung verkleinert, durch welche das Sekundärfluid strömen kann, die Verengung der Öffnungsfläche auch die Tendenz hat, den Wert des Vakuums zu vergrößern, welcher seinerseits das Druckfluid dazu bringen würde, durch den Schlitz 93 zu strömen, und zwar bei einer entsprechenden Umkehr der Strömungsrichtung aus dem Einlaß. Ohne den Stift wäre das größte Maximum, welches eine derartige Düse erzeugen und aufrechterhalten könnte, in der Größenordnung von etwa 12 cm Quecksilbersäule, welches gemäß den obigen Ausführungen grundsätzlich eingestellt ist, indem nämlich das Druckfluid die Tendenz zeigt, zumindest teilweise durch den Einlaß zu strömen, anstatt dass die gesamte Menge aus dem Auslaß austritt. Mit dem Stift ist der Wert des Vakuums, welches eine Richtungsänderung des Druckfluides hervorrufen kann, auf etwa 38 cm Quecksilbersäule angehoben. Während der Stift die Öffnung verkleinert, durch .welche das Sekundärfluid strömen kann, vergrößert er dabei zugleich den Strömungswiderstand des Druckfluides durch den Einlaß. Durch die gestrichelten Linien in der Fig. 7 .ist ersichtlich, daß das vordere Ende des Stiftes sich in den Durchgang erstreckt, und bei der am weitesten geschlossenen Stellung, und zwar gerade etwas über den Schlitz hinaus.

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Während sich die obige Beschreibung insbesondere auf die Erzeugung eines Hochvakuums bezieht, ist ersichtlich, daß bei- Bedarf der Stift auch dazu verwendet werden kann, den Ausgangsdruck zu erhöhen, welcher vor der Druckfluidumkehr herrscht. Somit ermöglicht es der Stift, einen größeren Differentialdruck zu erzeugen, der zwischen dem Eingang und dem Ausgang vorhanden ist. Weiterhin ist dann, wenn der Eingang nicht mit einem Behälter verbunden ist, sondern stattdessen offen ist, der Stift unter Umständen nur durch Streben befestigt.

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Die !Form derjenigen Elemente, welche den Schlitz und den Stift bilden, hat sich im wesentlichen nicht als kritisch erwiesen, obwohl größere Abweichungen von der dargestellten Form die Fähigkeit vermindern können, daß ein großer Differenzdruck erzeugt wird· Jedenfalls ist es für einen maximalen Differenzdruck vorteilhaft, daß der Stift einen Teil aufweist, welcher sich in den Durchgang über den Schlitz hinaus erstreckt.

Weiterhin ist ersichtlich, daß eine Düse beschrieben wurde, welche Druckfluid dazu verwendet, um die Strömung eines Sekundärfluids zu induzieren, wobei die Düse sich automatisch auf die momentanen Betriebsbedingungen einstellt. Dies wird dadurch erreicht, daß für das Sekundärfluid eine Eingangsöffnung vorgesehen wird, die in Abhängigkeit von dem Druckunterschied verändert wird,'welcher am Ausgang der Düse und an der Eintrittsöffnung herrscht. Der Druckunterschied wird dazu verwendet, um die Größe der Eintrittsöffnung umgekehrt zu verändern, um auf diese Weise eine große öffnung für kleinere Differentialdrücke und eine kleine öffnung oder sogar ein Verschließen der Öffnung für höhere Differentialdrücke zu bewirken.

- Patentansprüche -

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Claims (14)

1. Pat entansprüche.

   Düse zur Erzeugung einer Fluidströmung, dadurch g e k e η η zeichnet, daß ein Element vorgesehen ist, welches derart ausgebildet ist, daß es einen Durchgang mit einem Einlaß und einem Auslaß aufweist,· daß weiterhin eine Einlaßeinrichtung vorhanden ist, um eine Druckfluidströmung in den Durchgang zu richten, daß die Eintrittsöffnung den Einlaß mit einer Sekundärfluidquelle verbindet, wodurch die Druckfluidströmung durch den. Durchgang und aus dem Auslaß eine Sekundärfluidströmung durch die Einlaßöffnung in den Einlaß induziert, weiterhin durch den Durchgang und aus dem Auslaß, und daß eine Einstelleinrichtung zur Veränderung der Größe der Einlaßöffnung in Abhängigkeit von der Druckdifferenz vorgesehen ist, welche zwischen dem Druck am Auslaß und dem Druck des Sekundärfluids am Eä&aß vorhanden ist.
2. 2. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung ein bewegbares Element aufweist, welches auf die Druckdifferenz anspricht und welches die Größe der Einlaßöffnung vermindert, wenn die Druckdifferenz zunimmt.
3. 5- Düse nach Anspruch 2, dadurch gekennz eichnet, daß die Einstelleinrichtung eine Einrichtung aufweist, welche das bewegbare Element in der Weise beaufschlagt, daß die Größe der Einlaßöffnung zunimmt, und zwar gegen die Wirkung der zunehmenden Druckdifferenz, welche die Tendenz hat, diese Größe zu vermindern.
4. 4·. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung ein stationäres Teil und ein bewegbares Element aufweist, daß das bewegbare Element derart bewegbar gelagert ist, daß es in Richtung auf das feste Teil zu oder von demselben hinweg bewegt werden kann, wobei die

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   Einlaßöffnung zwischen einer Fläche auf dem bewegbaren Element und einer liachbarflache auf den festen Element .gebildet ist.
5. 5· Düse nach Anspruch 4, dadurch gekennze ich net, daß das bewegbare Element eine erste Fläche aufweist, welche dem Druck am Auslaß ausgesetzt ist, und weiterhin eine zweite Fläche hat, welche dem Druck an der Einlaßöffnung ausgesetzt ist.
6. 6. Düse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung eine Fefer einrichtung auf v/eist,
   welche die Tendenz hat, eine derartige Kraft auszuüben, daß das bewegbare Element von dem festen Element wegbewegt wird und wobei weiterhin eine Einrichtung zur Einstellung des
   Bewegungsausmaßes vorhanden ist, um die maximale Größe der Einlaßöffnung festzulegen.
7. 7· Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennz eich η et, daß die Einstelleinrichtung für Werte des Differentialdruckes oberhalb eines vorgegebenen Wertes die Einlaßöffnung schließt.
8. 8. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßeinrichtung einen Schlitz aufweist, welcher
   mit dem Durchgang zv/ischen dem Einlaß und dem Auslaß in Verbindung steht.
9. 9. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennz e ichne t, daß die Einlaßeinrichtung eine Einrichtung aufweist, um Druckfluid in den Einlaß zu richten.
10. 10. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Stufen in der Düsenanordnung vorhanden sind, in welchen der Durchgang mit seinem Einlaß und seinem Auslaß, die Einlaßeinrichtung, die Eintrittsöffnung und die Einstelleinrichtung eine Stufe bilden und wobei die andere Stufe einen

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    zweiten Durchgang aufweist, der einen zweiten Einlaß und einen zweiten Auslaß hat, weiterhin eine zweite Einlaßeinrichtung zur Richtung der Druckfluidströmung in den zweiten Durchgang aufweist, weiterhin eine zweite Eintrittsöffnung hat, welche mit einer Sekundärfluidquelle in Verbindung steht, und woböi weiterhin der Auslaß von der weiteren Stufe das Druckfluid für die erste Stufe liefert.
11. 11. Düse nach Anspruch 10, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß die zweite Eintrittsöffnung eine konstante Große hat.
12. 12. Düse nach Anspruch 10, dadurch -g e k e η η ζ e i c h η e t, daß eine Einstelleinrichtung zur Veränderung der Größe der aweiten Eintrittsöffnung in Abhängigkeit von dem Unterschied in den Drücken vorgesehen ist, welche am Auslaß der ersten Stufe und am Einlaß der zweiten Stufe herrschen.
13. 13· Düse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung der ersten Stufe die Eintritts-' öffnung für einen ausgewählten "'ert des Differenti^ldruckes schließt und da'3 die Einstelleinrichtung der zweiten Eintrittsöffnung derart eingestellt ist, daß die Große der zwei ten Eintrittsöffnung für Werte des Differentialdruckes oberhalb des aus.gewc.hlten V/ertes verändert wird.
14. 14. Düse nach Anspruch 1^₅ dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung für·die zweite Eintrittsöffnung ein bewegbares Element aufweist, welches eine Fl-"ehe aufweist, die dera Druck am zweiten Einlad ausgesetzt ist, und daß eine Einrichtung vorhanden ist, um das bewegbare Element einer Kraft auszusetzen, welche mit dem Differentialdruck in Beziehung steht, der zwischen dem Auslaß und dem Einlaß der ersten Stufe herrscht.

    15· Düse nach Anspruch 10, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß die der zweite Auslaß mit dem Einlaß der ersten Stufe fluchtet, und daß beide Sekundärfluidströnungen dieselbe Quelle Laben. . A09836/0A12

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