DE2712444B2 - Wirbelkammerventil - Google Patents

Description

Oberseite entsprechende kleinere Kegelfläche mit ihrer Spitze in den von der größeren Kegelfläche umschlossenen Raum.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Wirbelkammerventils wurde erreicht, daß der Versorgungsstrom im ungesteuerten Zustand, d. h. also, wenn praktisch nur durch die Versorgungsdüse das Strömungsmedium einströmt, praktisch ungehindert und ohne wesentliche Ablenkung durch die Wirbelkammer hindurchfließen und diese durch die Ausgangsdüse wieder verlassen kann. Dadurch kann der Strömungswiderstand im ungesteuerten Zustand sehr klein gehalten werden. Darüber hinaus besitzt das Ventil eine sehr gute Steuerbarkeit, so daß sich insgesamt ein sehr hoher Wirkungsgrad ergibt. Für die Praxis wirkt sich dies so aus, daß schwache Ströme ungehindert durch das Wirbelkammerventil hindurchfließen können, so daß Verstopfungen oder Ablagerungen vermieden werden. Auf der anderen Seite lassen sich aber starke Ströme durch die S.euerung genauso gut abbremsen, wie dies bei den bekannten Wirbelventilen der Fall ist. Dadurch ergibt sich der günstige Wirkungsgrad.

Der Konuswinkel liegt in der Regel zwischen ca. 70 und 150°, wobei ein Winkel von ca. 90° bevorzugt ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Konusachse der Wirbelkammer in der Gebrauchslage der Wirbelkammer schräg gestellt. Dabei ist eine Schrägstellung der Konusachse gegenüber der Senkrechten um einen Winkel, der der Differenz eines rechten Winkels abzüglich des halben Konuswinkels entspricht, besonders vorteilhaft, weil dann eine Kegelmantellinie, und zwar die unterste, horizontal zu liegen kommt. Versorgungs- bzw. Steuerdüsen können in diesem tiefsten Bereich in die Wirbelkammer münden, was besonders dann wertvoll ist, wenn durch die Einschaltung der Wirbelkammer in ein Strömungsnetz für Flüssigkeiten das Flüssigkeitsniveau möglichst wenig an Höhe verlieren soll.

Wie oben bereits erwähnt, können Steuerdüsen und Versorgungsdüsen einen kreisrunden oder eckigen Querschnitt besitzen. Der Durchmesser dieser Düsen entspricht vorzugsweise dem lichten Abstand zwischen den beiden Kegelmantelflächen der konischen Wirbelkammer bzw. der Breite des die äußere Kegelmantelfläche mit der Kammeroberseite verbindenden Randes. Da auch der Durchmesser der Ausgangsdüse vorzugsweise den gleichen Innendurchmesser besitzt, können praktisch alle Gegenstände, die in die Kammer gelangen, durch die Ausgangsdüse auch wieder aus der Kammer herausfinden.

Die geometrische Bemessung der Wirbelkammer richtet sich in erster Linie nach dem Einsatzzweck, insbesondere danach, ob das Fluid eine Flüssigkeit oder ein Gas dient In der Regel liegt das Verhältnis von maximalem Kammerdurchmesser zum Durchmesser der Ausgangsdüse bei ca. 3 :1 bis 10 :1, vorzugsweise ca. 4:1 bis 8:1. Das Verhältnis von maximalem Kammerdurchmesser zur Länge der Ausgangsdüse liegt in der Regel bei ca. 3:1 bis 1:2 Dabei ist die Ausgangsdüse mit Vorteil diffusorartig ausgebildet, wodurch eine Minderung des Steuerdruckes im ungesteuerten Betriebszustand erreicht werden kann. Durch einen abgerundeten Obergang von der äußeren Kegelmantelfläche in die rohrförmig ausgebildete Ausgangsdüse werden die Strömungsverhältnisse ebenfalls begünstigt

Beim erfindungsgemäßen Wirbelkammerverstärker ist an der Stelle größten Durchmessers der Kammer mindestens eine tangentiale Eingangsdüse vorgesehen die als Steuerdüse dient. Zusätzlich ist für die Zuleitunj des Versorgungsstromes mindestens eine Versorgungs düse vorgesehen, die radial, d.h. in der Ebene de Mantellinie der Kegelfläche in die Kammer mündei Dabei fallen die Mündungsstelle der Versorgungsdüs< und die Mündungsstelle einer Steuerdüse oder zweiei einander entgegengerichteter Steuerdüsen vorzugswei se zusammen, so daß Versorgungsdüse und Steuerdüser

ίο senkrecht aufeinander stehen. Bei dieser Ausführungs form wird ein großer Teil des durch die Versorgungsdü se radial in die Kammer eintretenden Versorgungsstro mes durch die schräge Anstellung der Wirbeikammei direkt von der Ausgangsdüse aufgefangen. Die Druck Verluste sind daher wesentlich kleiner als bei aller bislang bekannten Wirbelventilen. Bei Hinzuschalter des Steuerstromes springt der Wirbel an, und zwar ir einer Ebene schräg vom Versorgungsstrom abgewin kelt. Durch die räumliche Trennung der Strömungszu stände wird sowohl der Steuerbereich als auch di< Leistungsfähigkeit und die Linearität des Ventil: erheblich verbessert. Bei Verwendung langer Ausgangs diffusoren kann der Steuerdruck im ungesteuerter Betriebszustand niedriger als der Druck am Ende dei Ausgangsdüse werden.

Bei der Grundform des erfindungsgemäßen Wirbel kammerventils ist die rohrförmige Ausgangsdüse rotationssymmetrisch zur Kammer ausgebildet. E« wurde jedoch gefunden, daß der Wirkungsgrad dei Wirbelkammer wesentlich verbessert werden kann wenn die Achse der Ausgangsdüse in eine Richtung vor der Konusachse der Wirbelkammer weg bewegt insbesondere versetzt oder verschwenkt, wird, die da! Einfangen des ungesteuerten Versorgungsstrome!

durch die Ausgangsdüse erleichtert. So ist es sogai möglich, die Achse der Ausgangsdüse mit der Achs« einer radialen Versorgungsdüse zusammenfallen zi lassen, so daß Versorgungsdüse und Ausgangsdüs« miteinander fluchten. Darüber hinaus arbeitet eint solche Ausführungsform ohne oder mit einem nui verringerten Niveauunterschied zwischen Eingangsdüse und Ausgangsdüse, was, wie oben erwähnt, besonder; dann wertvoll ist, wenn keine Höhe verloren gehen darf.

Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus

A5 der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung.

In der Zeichnung zeigt jeweils in schematischei Darstellung
F i g. 1 eine Ausführungsform der Erfindung im

so Längsschnitt,

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Ausführungsform nach Fig.l,

F i g. 3 eine andere Ausführungsform im Längsschnitt, Fig.4 eine weitere Ausführungsform im Längsschnitt,

Fig.5 eine weitere Ausführungsform im Längsschnitt,

Fig.6 eine weitere Ausführungsform im Längsschnitt,

F i g. 7 die Ausführungsform nach den F i g. 1 und 2 ir Verbindung mit einem Rückhaltebecken für Flüssigkeiten,

Fig.8 eine weitere Ausführungsform im Längsschnitt,

F i g. 9 eine weitere Ausführungsform in perspektivischer Draufsicht

Bei der in den Zeichnungen in Fig.l und 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist eine

konisch ausgebildete Wirbelkammer 1 vorgesehen, die von zwei parallelen Kegelmantelflächen 2 und 3 begrenzt wird. Die äußere Kegelmantelfläche geht nicht in eine Kegelspitze sondern in eine Ausgangsdüse 4 über, deren Innendurchmesser in etwa dem lichten Abstand zwischen den beiden Kegelmantelflächen 2 und 3 entspricht Die rohrförmige Ausgangsdüse 4 ist in von der Kammer 1 abweisenden Richtung diffusorartig erweitert Die Obergangsstelle 5 zwischen Kammer 1 und Ausgangsdüse 4 ist bogenförmig abgerundet und bildet den Teil der Ausgangsdüse, der den geringsten Querschnitt besitzt Die Länge des Diffusors beträgt ca. das l.lfache der Kammerhöhe, wenn man die Übergangsstelle 5 als Grenze zwischen Kammer und Ausgangsdüsc bezeichnet. Das Verhältnis vor Kammerdurchmesser zu lichtem Abstand zwischen den beiden Kegelmantelflächen 2 und 3 liegt bei 4 :1.

Die Wirbelkammer 1 besitzt einen Konuswinkel « von 90°. Die Konusachse ist aus der Vertikalen um 45° seitlich geneigt, so daß die tiefsten Mantellinien 6 und 7 der Kegelmantelflächen 2 und 3 horizontal verlaufen. Die äußere Randfläche der konischen Wirbelkammer 1 ist durch einen zargenartigen ringförmigen Rand 8 begrenzt der die äußeren Kanten der beiden Kegelmantelflächen 2 und 3 miteinander verbindet Der Rand 8 steht senkrecht auf den Flächen 2 und 3 und hat somit die Form der Mantelfläche eines Kegelstumpfes, wobei die Konizität der der Wirbelkammer entgegengesetzt ist

An der tiefsten Stelle des Randes 8 mündet in die Kammer 1 eine radiale Versorgungsdüse 9, die horizontal in Verlängerung der tiefsten Mantellinien 6 und 7 verläuft Der Innendurchmesser der im Querschnitt kreisrunden Versorgungsdüse 9 ist gleich dem lichten Abstand zwischen den konischen Kammerwänden 2 und 3. Im rechten Winkel zu dieser Versorgungsdüse 9 mündet tangential in die Kammer 1 eine Steuerdüse 10 und zwar direkt neben der Versorgungsdüse 9 an der breitesten Stelle der Wirbelkammer, also am Übergang von der äußeren Kegelmantelfläche 3 in den Rand 8. Diese Ausführungsform der Erfindung stellt eine Grundform des erfindungsgemäßen Wirbelkammerventils mit konischer Kammer dar. Sie ist abgesehen von der Versorgungsdüse und der Steuerdüse rotationsssymmetrisch ausgebildet Es kann auch eine zweite Steuerdüse vorgesehen sein, die mit der ersten Steuerdüse 10 fluchtet und dieser entgegengerichtet ist

Wird nun durch die Versorgungsdose 9 als Fluid Wasser eingeleitet dann fließt der Strom entlang der unteren Kammerwände im Bereich der tiefsten Mantellinien 6 und 7 und erreicht auf direktem Wege die öffnung der Ausgangsdüse 4. Durch die Ausgangsdüse wird der horizontale Strom um 45° nach unten abgelenkt und verläßt das Ventil. Die Fließverluste sind sehr gering, da in der Wirbelkammer nur sehr schwache sekundäre Strömungen stattfinden, die durch die Aufweitung des Stromes in der Wirbelkammer bedingt sind.

Wird nun durch die Steuerdüsen 10 ein zweiter tangentialer Strom in die Wirbelkammer eingeleitet, dann treffen die beiden Ströme unmittelbar nach der Mündungsstelle aufeinander. Ein Momentaustausch findet statt, der zu einer Ablenkung der Ströme führt Der vereinigte Strom fließt jetzt entlang einer dreidimensionalen, annähernd logarithmischen Spiralbahn, wobei der Steigungswinkel der Spirale vom Größenverhältnis zwischen dem radialen Moment und dem tangentialen Moment der Ströme abhängt Bei ausreichend großem tangentialem Moment bildet sich in der Ausgangsdüse ein luftgefüllter Wirbelkern aus und in der Wirbelkammer findet eine verstärkte Wirbelströmung statt. Diese Strömung ist mit einer hohen Tangentialbeschleunigung verbunden. Diese führt wiederum im Bereich der Ausgangsdüse zu hohen Zentrifugalkräften, die vom zuströmenden Wasser überwunden werden müssen. Je größer das tangentiale Moment des Steuerstromes ist, desto größer ist deshalb

ίο der Durchflußwiderstand des Ventils. Der größte

Durchflußwiderstand wird dann erhalten, wenn nur der

tangentiale Strom durch die Steuerdüse in die

Wirbelkammer gelangt In den Fig.3 bis 9 sind Abwandlungen bzw.

Ar.vvendiingsfcrriisn der AusföhruRgsfcrm nach den F i g. 1 und 2 dargestellt Es werden deshalb für gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen beibehalten.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 ist anstelle des auf den Kegelmantelflächen senkrecht stehenden Randes 8 eine abgerundete Begrenzung des äußeren Konusrandes vorgesehen. Zu diesem Zweck verbindet ein Rand U mit halbkreisförmigem Querschnitt die beiden Kegelmantelflächen 2 und 3. Die vom Rand U gebildete abgerundete Seitenwand begünstigt eine verlustarme Strömung des Steuerstromes und des Wirbels.

In F i g. 4 ist eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt Hier ist die Achse der Ausgangsdüse 12 gegenüber der Roationsachse der Wirbelkammer um einen Winkel β verschwenkt und zwar in von der Versorgungsstelle abweisender Richtung. Dadurch wird der Winkel zwischen den tiefsten Mantellinien 6 und 7 der Wirbelkammer 1 und der Ausgangsdüse 12 größer, d.h. der ungesteuerte Strom braucht weniger stark abgelenkt zu werden, um die Kammer durch die Ausgangsdüse 12 zu verlassen. Der Winkel β beträgt bei der dargestellten Ausführungsform ca. 35°. Er kann zwischen 0° und ac/2 variieren. Bei oc/2 fluchtet die Ausgangsdüse mit dem Teil der Wirbelkammer, der von den tiefsten Mantellinien 6 und 7 gebildet wird. Vorzugsweise beträgt der Winkel β ca. 20 bis 45°. Da der ungesteuerte Versorgungsstrom bei dieser Ausführungsform im wesentlichen ungehindert durch die Kammer hindurch fließen kann, ermöglicht diese Ausführungsform einen sehr großen Steuerbereich.

Bei der Ausführungsform nach Fig.5 ist die Ausgangsdüse 13 gegenüber der Wirbelkammerachse parallel verschoben und zwar in der von der Achse der

so Versorgungsdüse 9 und der Wirbelkammerachse gebildeten Ebene in der von der Versorgungsdüse abweisenden Richtung. Dadurch wird die Übergangsstelle 14 zwischen Wirbelkammer 1 und Ausgangsdüse 13 asymmetrisch nach oben verschoben, und der obere Teil 15 der Übergangsstelle bildet einen schrägflächigen Eingang für den ungesteuerten Versorgungsstrom. Auch hierdurch wird der FlieBwiderstand des ungesteuerten Stromes verringert Die Parallelverschiebung und die Verschwenkung, so wie sie in den Fig.5 und4 dargestellt sind, können auch miteinander kombiniert werden. Die Oberseite der Wirbelkammer ist bei dieser Ausführungsform als einfacher flacher Deckel 25 ausgebildet, wodurch der Bau der Kammer vereinfacht wird, ohne daß die Wirbelbildung gehindert wird. Es wird sogar die Masse des Wirbeb erhöht, was in vielen Fallen erwünscht ist

Bei der in Fig.6 dargestellten Ausführungsfortn der Erfindung ist die Ausgangsdüse 16 nach der bei

Turbinen üblichen Art als Saugschlauch bzw. krummer Diffusor ausgebildet Auch hier ist es möglich, den Saugschlauch parallel nach oben zu verschieben. Einmal wird dadurch der Niveauunterschied zwischen Versorgungsleitung 9 und Ende der Ausgangsdüse verringert, andererseits sind auch bei dieser Ausführungsform gegenüber der Grundform günstigere Strömungsverhältnisse gegeben.

Die Ausführungsform nach F i g. 7 zeigt ein Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wirbelkammerventils. Die Versorgungsdüse 9 ist mit einem Rückhaltebehälter 17 für Flüssigkeiten verbunden und zwar im Bereich des Behälterbodens. Von einem höheren Niveau des Behälters führt eine Steuerleitung 18 zur Steuerdüse iO. Bei gleichbleibendem Flüssigkeitsniveau im Behälter 17 fließt ein konstanter Versorgungsstrom durch die Wirbelkammer 1 und verläßt diese durch die Ausgangsdüse 4. Steigt das Niveau im Behälter 17 an, dann erhöht sich aufgrund des höheren statischen Drucks auch der Durchfluß durch das Ventil. Ereicht das Flüssigkeitsniveau im Behälter 17 nun die Anschlußstelle der Steuerleitung 18 oder steigt es über diese hinaus an, dann gelangt Flüssigkeit durch die Steuerdüse 10 in die Wirbelkammer 1, die einen Wirbel in der Wirbelkammer anspringen läßt Der Wirbel führt zu einer starken Erhöhung des Durchflußwiderstandes durch das Ventil, so daß die durchflußsteigernde Wirkung des hydrostatischen Druckes wieder aufgehoben wird. Durch die Anordnung mehrerer Steuerdüsen, die an verschiedenen Niveauhöhen mit dem Behälter 17 verbunden sein können und auch paarweise einander entgegengerichtet sein können, lassen sich vielfältige Strömungsmuster erhalten.

Bei der in F i g. 8 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist als Ausgangsdüse ein besonders langer Diffusor 19 vorgesehen. Die Übergangsstelle 20 zwischen Diffusor 19 und Wirbelkammer 1 ist mit einer Ringkammer 21 umgeben, die einen Anschluß 22 für Meßleitungen oder zusätzliche Steuerleitungen aufweist. Die Ringkammer 21 steht mit dem Innenraum der Ausgangsdüse an der Übergangsstelle 20 in kommunizierender Verbindung und zwar mit Hilfe von

ίο Perforationen 23, die an der Übergangsstelle 20 vorgesehen sind. Durch Druckmessungen am Anschluß 22 können bei dieser Ausführungsform Rückschlüsse auf den Funktionszustand des Ventils gezogen werden. Im ungesteuerten Zustand herrscht in der Ringkammer 21,

υ ähnlich wie bei einer Wasserstrahlpumpe, ein Unterdruck. Im gesteuerten Zustand herrscht in der Ringkammer 21 dagegen ein Druck, der im wesentlichen dem Steuerdruck entspricht Die Möglichkeit, eine Leitung an die Übergangsstelle 20 anzuschließen, erlaubt es auch, Rückkopplungen vorzunehmen, z. B. dann, wenn bestimmte Schwingungszustände aufgebaut werden sollen.

F i g. 9 zeigt eine Ausführungsform, auf die bereits bei der Beschreibung der Ausführungsform nach den F i g. 1 und 2 hingewiesen wurde. Hier sind zwei Steuerdüsen 10 und 24 vorgesehen, die einander entgegengerichtet sind. Die Steuerdüse 24 ist in Bezug auf die Versorgungsdüse 9 symmetrisch zur Steuerdüse 10 angeordnet. Durch gleichzeitige Zuleitung von Steuerströmen durch die Steuerdüsen 10 und 24 kann die jeweilige Einzelwirkung der Steuerströme beeinflußt oder gar aufgehoben werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (28)

Patentansprüche:

1. Wirbelkammerventil für Fluide mit einer Wirbelkammer, mindestens einer tangential in die Kammer mündenden Steuerdüse und mindestens einer in die Kammer parallel zu ihrer Mantellinie mündenden Versorgungdüse, wobei mindestens eine Steuerdüse senkrecht zu einer Versorgungsdüse steht, und einer im wesentlichen zentralen Ausgangsdüse, dadurch gekennzeichnet, daß ίο die an die Ausgangsdüse (4) angrenzende Seite der Kammer von einer Kegelmantelfläche (3) gebildet wird, die trichterförmig in die Ausgangsdüse (4) übergeht, die tangential Steuerdüse (10) am Außenrand der Kegelmantelfläche (3) in die '5 Kammer (1) mündet und die Versorgungsdüse (9) parallel zur Mantellinie (7) der Kegelmantelfläche in die Kammer (1) mündet

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Konuswinkel ca. 70 bis 150°, vorzugsweise 90° beträgt

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konusachse der Kammer (1) schräggestellt ist.

4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich- 2 > net, daß die Konusachse so schräggestellt ist, daß die tiefste Mantellinie (7) der äußeren Mantelfläche (2) im wesentlichen horizontal liegt, und die Versorgungsdüse (9) horizontal in die Kammer (1) mündet.

5. Ventil nach einem der vorhergehenden Jo Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Mantelfläche (3) mit der Oberseite (2; 25) der Kammer (1) verbindender Rand (8) im wesentlichen senkrecht zu den Mantelflächen steht.

6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, s^r> dadurch gekennzeichnet, daß ein die Mantelflächen (3) mit der Oberseite (2) der Kammer verbindender Rand (11) im Querschnitt halbkreisförmig ausgebildet ist.

7. Ventil nach einem der vorhergehenden ίο Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite der Kammer von einer zur Kegelmantelfläche (3) im wesentlichen parallelen inneren Kegelmantelflache (2) gebildet wird, die in die äußere Kegelmantelfläche (3) hineinragt.

8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite der Kammer von einem auf den Rand (8) aufsitzenden im wesentlichen ebenen Deckel (25) gebildet wird.

9. Ventil nach einem der vorhergehenden so Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser der Ausgangsdüse (4) an der Ausgangsstelle (5) der Kammer (1) im wesentlichen gleich der Breite des Randes (8,11) ist.

10. Ventil nach einem der vorhergehenden « Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangsstelle (5) zwischen der äußeren Kegelmantelfläche (3) und der Ausgangsdüse (4) abgerundet ist.

11. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsdüse (4) nach Art eines Diffusors in von der Kammer (1) abweisender Richtung aufgeweitet ist.

12. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von maximalem Kammerdurchmesser zum μ Durchmesser der Ausgangsdüse (4) bei ca. 3 :1 bis !0 :!, vorzugsweise ca. 4 :1 bis 8 :1 liegt.

13. Ventil nach einem der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß das Verhältnis von maximalem Kammerdurchmesser zur Länge der Ausgangsdüse (4) bei ca. 3 :1 bis 1 :2 liegt.

14. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere für den Betrieb mit Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Durchmesser der Kammer im Bereich zwischen ca. 5 und ca. 500 cm liegt

15. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 13, insbesondere für den Betrieb mit Gasen, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Durchmesser der Kammer im Bereich zwischen ca. 0,5 und 50 cm liegt

16. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der tangentialen Steuerdüse (10) im wesentlichen gleich der Breite des Randes (8,11) ist

17. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine tangentiale Steuerdüse (10) horizontal in die Kammer (1) mündet.

18. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprücne, dadurch gekennzeichnet, daß die tangentiale Steuerdüse (10) am Außenrand des äußeren Kegelmantels (3) in die Kammer (1) mündet.

19. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die VersorgLHgsdüse (9) durch den ringförmigen Konusrand (8, 11) an dessen tiefster Stelle in die Kammer (1) mündet

20. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Versorgungsdüse (9) im wesentlichen gleich dem lichten Abstand zwischen den Kegelmantelflächen (2) und (3) ist.

21. Ventil nach einem der vornergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Steuerdüse (10, 24) direkt neben der Versorgungsdüse (9) tangential in die Kammer (1) mündet

22. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsdüse (4) rotationssymmetrisch angeordnet ist.

23. Ventil nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsdüse (16) saugschlauchartig aus der Rotationsachse in von der Versorgungsdüse (9) abweichender Richtung abgebogen ist.

24. Ventil nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsdüse (12) in der Ebene von Versorgungsdüse (9) und Ausgangsdüse (12) unter Erweiterung des Winkels zwischen Versorgungsdüse und Ausgangsdüse aus der Rotationsachse verschwenkt ist.

25. Ventil nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkwinkel aus der Rotationsachse ca. Ά bis V2 des Konuswinkels beträgt.

26. Ventil nach einem der Ansprüche 12 bis 21 und 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsdüse (13) in der gemeinsamen Ebene von Versorgungsdüse (9) und Ausgangsdüse (13) aus der Rotationsachse in von der Versorgungsdüse (9) abweisender Richtung parallel verschoben ist.

27. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere paarweise einander entgegengerichtete tangentiale Steuerdüsen (10,24) vorgesehen sind.

28. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der

Obergangsstelle (5) von Kammer (1) zu Ausgangsdüse (4) mindestens eine seitliche öffnung (23) für Anschlußleitungen vorgesehen ist

Die Erfindung betrifft ein Wirbelkammerventil für Fluide mit ^iner Wirbelkammer, mindestens einer tangential in die Kammer mündenden Steuerdüse und mindestens einer in die Kammer parallel zu ihrer Mantellinie mündenden Versorgungsdüse, wobei mindestens eine Steuerdüse senkrecht zu einer Versorgungsdüse steht, und einer im wesentlichen zentralen Ausgangsdüse.

Wirbelkammerventile haben gegenüber den konventionellen Ventiltypen den Vorteil, daß sie ohne bewegte, mechanische Teile arbeiten. Sie sind praktisch verschleiß- und wartungsfrei und erreichen damit eine außerordentlich hohe Betriebssicherheit. Diese Vorzüge sichern ihnen die Anwendung dort, wo schwierig zu handhabende Fluide gesteuert werden müssen und wo extreme Bedingungen an die Betriebssicherheit gestellt werden. Schwierig zu handhabende Fluide sind aggressive, radioaktive oder heiße Gase oder Flüssigkeiten im Bereich der chemischen und physikalischen Verfah renstechnik, aber auch Schmutz- und Faserstoffe transportierendes Abwasser und Schlämme. Hohe Betriebssicherheit ist beispielsweise beim Schutz und Betrieb von Kernkraftwerken erforderlich. Im Wasserbau verlangt die automatische Steuerung von Abflüssen aus Speicherbecken, Hochwasserrückhaltebecken, Absetzbecken usw. Ventile, die auch nach Jahren des Stillstandes zuverlässig in Aktion treten und gröbste Schmutzstoffe abführen.

Für die Anwendung im Wasserbau wurden spezielle Wirbelkammerver.tile entwickelt, die mit sehr kleinen Steuerdrücken arbeiten können (Niederdruckventile). Diese Ventile erlauben, den Steuerimpuls vom zu steuernden Hauptstrom abzuzweigen. Zwei Typen dieser Ventile sind bislang zur Anwendungsreife gediehen, nämlich die Radialwirbelkammerventile bzw. Radialverstärker (vgl. deutsche Offenlegungsschrift 20 35 580) und die Axialwirbelkammerventile bzw. Axialverstärker (vgl. deutsche Patentschrift 24 31 112).

Beim Radialventil ist eine flache zylindrische Wirbelkammer vorgesehen, die an ihrer Unterseite eine koaxial angeordnete Ausgangsdüse besitzt. Am Zylindermantel mündet eine radiale Versorgungsdüse, an tieren Mündungsstelle ein oder zwei tangentiale Steuerdüsen ebenfalls in den Zylindermantel münden. Beim Axialventil ist ebenfalls eine flache im wesentlichen zylindrische Wirbelkammer vorgesehen, die auf einer Seite eine koaxial angeordnete Ausgangsdüse besitzt. Die Versorgungsdüse mündet jedoch nicht in den Zylindermantel, sondern axial in Form eines Ringschlitzes in die der Ausgangsdüse gegenüoerliegende Seite der Wirbelkammer. Eine oder mehrere Steuerdüsen münden tangential in den Außenmantel der Wirbelkammer.

Fließt bei den Ventilen nur der Versorgungsstrom, so findet eine relativ verlustarme Senkenströmung statt. Wird zusätzlich ein Strom durch die tangentiale Steuerdüse geschickt, so wird dem Fluid in der Kammer ein Impuls mitgeteilt, der eine Drallströmung zur Folge hat. Die Drallströmung bewirkt große Fließbeschleunigungen zum Ausgang hin. Diese lösen wiederum Fliehkräfte aus, so daß der Durchfluß durch das Ventil stark gedrosselt wird. Mit geringem Überdruck an der Steuerung kann der Versorgungsstrom praktisch zum Stillstand gebracht werden. Die Ventile wirken durchflußverstärkend, wenn paarweise entgegengesetzt gerichtete tangentiale Steuerdüsen gleichzeitig mit einem Steuerstrom beaufschlagt werden. Der bei Beaufschlagung nur einer Düse entstehende Wirbel wird durch die zweite Steuerung wieder ausgeblasen.
Sowohl das Radialventil als auch das Axialventil

ίο haben jedoch gewisse Eigenschaften, die ihre Anwendbarkeit unter bestimmten Voraussetzungen einschränken. Der Nachteil des Radialventils ist, daß auch ohne Steuerstrom in der Wirbelkammer Walzenströmungen auftreten, die Druckverluste erzeugen und den Durchfluß herabmindern. Dadurch sind dem Steuerbereich bzw. Wirkungsgrad des Ventils Grenzen gesetzt Beim Axialverstärker treten wegen der gleichmäßigen ringförmigen axialen Zuführung des Versorgungsstromes keine symmetrischen Fließzustände mehr auf, wodurch ohne Steuerstrom eine sehr gleichmäßige Senkenströmung erhalten wird. Die Druckverluste sind deshalb geringer als beim Radialverstärker. Allerdings bringt die ringförmige Ausgestaltung der Steuerdüse gegenüber einer rohrförmigen Steuerdüse eine erhöhte Verstopfungsgefahr mit sich, wenn Flüssigkeiten mit groben Verunreinigungen durch das Ventil geführt werden sollen.

Aus der deutschen Auslegeschrift 19 01 010 ist ein Wirbelkammerverstärker mit einer zylindrischen Wir-

j(i belkammer bekannt, in die tangential eine Steuerdüse mündet Die Versorgungsdüse mündet parallel versetzt zur Kammerachse und zur Mantellinie in die Kammer. Auch dieser Wirbelkammerverstärker hat einen schlechten Wirkungsgrad, weil der Versorgungsstrom

J5 im ungesteuerten Zustand zweimal umgelenkt werden muß, damit er die Kammer durch die Ausgangsdüse wieder verlassen kann.

Aus den US-Patentschriften 31 98 214 (Fig. 6) und 34 47 383 sind konische Wirbelkammern bekannt. Diese

•to sind jedoch jeweils Teil von Drosseln, die eine oder mehrere tangentiale Versorgungsdüsen besitzen. Auch dort ist eine Umlenkung des Versorgungsstromes notwendig, damit er die Kammer wieder verlassen kann. Außerdem sind diese Drosseln nicht steuerbar. Der Strömungsverlauf ist durch die Konstruktion der Drossel jeweils festgelegt.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Wirbelkammerventil bzw. einen Wirbelkammerverstärker zu schaffen, der universell anwenden bar ist, um ungesteuerten Zustand eine verlustarme Durchströmung erlaubt, praktisch nicht verstopft werden kann und sich mit einem hohen Wirkungsgrad steuern läßt.
Diese Aufgabe wird gelöst gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 1.

Die Wirbelkammer des erfindungsgemäßen Wirbelkammerverstärkers ist gegenüber der Wirbelkammer des aus der deutschen Auslegeschrift 19 01 010 bekannten Verstärkers in einen Konus bzw. Kegelstumpf

ho umgewandelt. Mindestens die Fläche, die beim zylindrischen Verstärker die untere Stirnfläche des flachen Zylinders bildet, ist beim erfindungsgemäßen Verstärker kegelförmig ausgebildet. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die Fläche, die der oberen Stirnfläche

h5 eines zylindrischen Verstärkers entspricht, ebenfalls als flache Stirnseite bzw. als Deckel ausgebildet Bei einer anderen Ausführungsform ist anch die Oberseite als Kegelmantelfläche ausgebildet. Dabei raet die der