DE2853327C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen fluidischen Oszillator
gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Ein fluidischer Oszillator dieser Art ist durch die
US-PS 40 52 002 und die DE-OS 25 06 695 bekannt. Nach
teilig ist bei diesem bekannten Oszillator, daß die
Oszillatorschwingung des Fluids in der Wechselwirkungs
kammer erst durch besondere Rückführungskanäle bewirkt
wird, die die Gesamtkonfiguration des Oszillators
kompliziert und aufwendig gestalten.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Oszillator der
eingangs genannten Art anzugeben, bei dem solche Rück
führungskanäle entbehrlich sind.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Aus
führungen nach der Erfindung ergeben sich aus den Merk
malen der Unteransprüche.
Die Erfindung fußt damit auf der Beobachtung, daß man
eine Wirbelströmung mittels asynchroner Fluidimpuls
strömungen in einer für die Wirbelströmung speziell vor
gesehen Austrittskammer auf strömungstechnisch besonders
einfache Weise in zyklisch wechselnde Drehbewegungen ver
setzen kann, ohne daß man dabei auf strömungsdynamische
Wandhafteffekte zwischen seitlichen Kammerwänden und der
entlang den Kammerwänden fließenden Strömung und die
zyklische Beeinflussung dieser Effekte durch aufwendige
Rückkoppelungssignaltechniken achten muß, wie es bei dem
eingangs genannten Stand der Technik der Fall ist.
Derartige Wandhafteffekte und die ihnen zugeordneten
Rückkoppelungssignaltechniken engen die konstruktiven
Gestaltungsmöglichkeiten der bekannten Vorrichtungen zur
gezielten Beeinflussung der Schwingungsformen der von
den Vorrichtungen abgegebenen Sprühstrahlen wesentlich
ein.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen
mehr im einzelnen beschrieben und erläutert. In der zu
gehörigen Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung:
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Oszillator ohne
seine Deckplatte,
Fig. 2 und 3 Schnitte nach den Linien 2-2 und 3-3 in
Fig. 1,
Fig. 4 einen weiteren Oszillator mit einer nachge
schalteten Austrittskammer,
Fig. 5 einen noch weiteren Oszillator mit einer
nachgeschalteten Austrittskammer,
Fig. 6 einen noch weiteren Oszillator,
Fig. 7 einen Schnitt nach den Linien 7-7 in Fig. 6,
Fig. 8 einen bekannten Oszillator mit der nachge
schalteten Austrittskammer nach Fig. 5,
Fig. 9 eine beliebige Impulsquelle für zwei
Fluidimpulsreihen mit der nachgeschalteten
Austrittskammer nach Fig. 5 bzw. Fig. 8,
Fig. 10 eine Wellenform eines Sprühstrahles, wie
er von der Austrittskammer nach Fig. 5, 8
oder 9 abgegeben wird,
Fig. 11 bis 15 Strömungsbilder in dem Oszillator nach
Fig. 5 zu bestimmten Zeitpunkten,
Fig. 16 und 17 zwei weitere Austrittskammern ähnlich
denen nach Fig. 5, 8 oder 9,
Fig. 18 einen noch weiteren Oszillator mit
einer nachgeschalteten Austrittskammer
mit zwei Austrittsöffnungen,
Fig. 19 bis 21 noch weitere Oszillatoren mit nachge
schalteten Austrittskammern,
Fig. 22, 23 noch zwei weitere Oszillatoren,
Fig. 24 bis 26 noch drei weitere Oszillatoren mit
nachgeschalteten Austrittskammern,
Fig. 27 einen noch weiteren Oszillator,
Fig. 28 und 29 noch weitere Oszillatoren mit nachge
schalteten Austrittskammern,
Fig. 30 einen noch weiteren Oszillator,
Fig. 31 bis 36 drei weitere Austrittskammern im Schnitt
und in der Ansicht,
Fig. 37 einen noch weiteren Oszillator mit einer
nachgeschalteten Austrittskammer,
Fig. 38 bis 41 noch zwei weitere Austrittskammern im
Schnitt und in der Ansicht, und
Fig. 42 bis 45 noch vier weitere Oszillatoren mit
nachgeschalteten Austrittskammern.
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche bzw. ent
sprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Fig. 1, 2 und 3 der Zeichnung zeigen einen Oszillator 10
nach der Erfindung, der durch eine rechteckige Aus
nehmung bzw. Vertiefung in einer Bodenplatte 11 gebildet
ist. Die Ausnehmung wird von einer Deckplatte 12 abge
dichtet. Es ist hervorzuheben, daß die Ausnehmung in der
Bodenplatte 11 nicht rechteckig sein muß. So kann die
Ausnehmung an verschiedenen Stellen oder Bereichen unter
schiedliche Tiefe aufweisen, wobei diese Stellen oder
Bereiche stufenförmig oder auch kontinuierlich unter
gleichen oder verschiedenen Steigungen ineinander
übergehen können.
In der nachfolgenden Beschreibung der verschiedenen Aus
führungsbeispiele sind die Ausnehmungen im wesentlichen
rechteckig, wodurch im wesentlichen ebene Oszillatoren 10
mit rechteckigem Querschnitt gebildet werden. Es ist weiter
hin hervorzuheben, daß die in den Ausführungsbeispielen
gezeigte Zweiteiligkeit der Oszillatoren aus einer
Bodenplatte 11 und einer Deckplatte 12 nur eine der
möglichen Ausbildungsformen zur Bildung der Oszillatoren
und der nachgeschalteten Austrittskammern offenbart.
Der nachfolgend an verschiedenen Ausführungsbeispielen
beschriebene Oszillator sowie die ebenfalls an ver
schiedenen Ausführungsbeispielen beschriebene Aus
trittskammer können eine Einheit bilden, sie können aber
auch aus zwei zusammengeschalteten bzw. aufeinander
folgenden Einzelbauelementen bestehen. Die noch näher
zu beschreibende Austrittskammer ist auch mit beliebigen
anderen Oszillatoren kombinierbar, z. B. auch mit bekannten
Oszillatoren und mit solchen, die eine vollkommen andere
Gestalt bzw. Konfiguration aufweisen, als die hier aufge
zeigten Oszillatoren.
Der Oszillator 10, der durch eine Ausnehmung in der
Bodenplatte 11 gebildet ist, die von der Deckplatte 12
abgedicht ist, umfaßt eine Oszillationskammer 13, die
im Beispielsfalle von im wesentlichen kreisrunden
Seitenflächen begrenzt ist. Die Oszillationskammer 13
besitzt eine Öffnung 14, die unmittelbar an einen
Kammerabschnitt anschließt, der durch ein im wesentlichen
U-förmiges Strömungsleitteil 17 in zwei Austrittskanäle
15 und 16 aufgeteilt ist. Die Öffnung des U-förmigen
Strömungsleitteiles 17 ist der Oszillationskammer 13 zuge
wandt. Das U-förmige Strömungsleitteil 17 kann aus
Wandungen an der Bodenplatte 11 bestehen, die an die
Deckplatte 12 anschließen oder kann aus Wandungen an der
Deckplatte 12 gebildet sein, die an die Bodenplatte 11
angrenzen. Das heißt, daß die das U-förmige Strömungs
teil 17 bildenden Wandungen an die Deck- und Bodenplatte
dicht anschließen. In der Bodenplatte 11 befindet sich
eine Öffnung 18, die die Bodenplatte 11 durchdringt und
die innerhalb des U-förmigen Strömungsleitteiles 17
liegt. Über die Öffnung 18 wird das unter Druck stehende
Fluid zugeführt und über das Strömungsleitteil 17 düsen
artig in die Oszillatorkammer abgegeben.
Unter Fluid wird hier ganz allgemein ein Strömungsmittel
verstanden, das ein Gas oder eine Flüssigkeit oder
strömungsfähige Feststoffteilchen oder ein strömungs
fähiges Gemisch aus zwei oder drei dieser Medien sein
kann. In vielen Anwendungsfällen handelt es sich um ein
Gas, z. B. Luft, oder eine Flüssigkeit, z. B. Wasser, mit
oder ohne beigemengten Feststoffteilchen. Die Kammer
öffnung 14 der Oszillationskammer 13 dient als Ein- und
Ausgangsöffnung für das Fluid.
Die Wirkungsweise des Oszillators 10 wird anhand der Fig.
11 bis 15 näher beschrieben. Im vorliegenden Falle handelt
es sich um eine Flüssigkeit, die an eine Luftumgebung
abgegeben wird. Es ist aber hervorzuheben, daß der
Oszillator und das noch näher zu beschreibende Aus
trittselement entsprechend auch mit einem gasförmigen
Fluid in gasförmiger Umgebung oder mit einem flüssigen
Fluid in flüssiger Umgebung oder mit strömungsfähigen
Feststoffteilchen in gasförmiger oder flüssiger Umgebung
arbeitet.
Durch Zuführung eines Fluids unter Druck über die Öffnung
18 gibt das U-förmige Strömungsleitteil 17 nach Art einer
Düse einen Eingangsstrahl ab, der durch die Kammeröffnung
14 in die Oszillatorkammer 13 gelangt. Durch Auftreffen
des Eingangsstrahles auf eine der Kammeröffnung 14 des
Strömungsleitteiles 17 mit Abstand gegenüberliegenden
Wand 19 der Oszillatorkammer 13 teilt sich der Eingangs
strahl in zwei Strömungen auf, die entgegengesetzt der
Strömungsrichtung des Eingangsstrahles entlang den die
Oszillatorkammer 13 seitlich begrenzenden Wandungen zu
beiden Seiten des Eingangsstrahles fließen und durch die
Austrittskanäle 15 und 16 aus der Oszillatorkammer 13 her
austreten. Diese beiden Gegenströmungen bilden zwei
Wirbel A und B an entgegengesetzten Seiten des Eingangs
strahles. Der momentane Zustand, der in Fig. 11 darge
stellt ist, ist aufgrund der gegenseitigen Einflüsse der
Strömungen sehr instabil. Angenommen der Wirbel B ist
anfangs etwas stärker ausgebildet als der Wirbel A (wie
Fig. 12 zeigt), dann wandert der Wirbel B näher zum Zentrum
der Oszillatorkammer 13, wobei das einströmende Fluid des
Eingangsstrahles zunehmend durch den Austrittskanal 16
abströmt. Der schwächer ausgebildete Wirbel A wird da
gegen in Richtung des Austrittskanals 15 abgedrängt, so
daß zunehmend weniger Fluid durch den Austrittskanal 15
abfließen kann. Der Wirbel B gelangt nach Fig. 13 schließ
lich etwa in die Mitte der Oszillatorkammer, während der
Wirbel A im wesentlichen den Austrittskanal 15 abschließt.
In diesem momentanen Zustand wird ein maximaler Fluß durch
den Austrittskanal 16 erreicht. Wenn der Wirbel A mehr
und mehr den Austrittskanal 15 abschließt, spielt sich
folgendes ab: Der Wirbel A drängt anfangs Fluid von dem
Austrittskanal 15 ab und bewegt sich dabei näher zu der
Öffnung des Strömungsleitteiles 17 hin. In diesem Zustand
werden dem Wirbel A Fluidanteile mit einer höheren
Geschwindigkeit als dem Wirbel B zugeführt. In dem Maße,
wie der Wirbel A sich dem Austrittskanal 15 nähert, dreht
er sich schneller, und zwar auch im Verhälhnis zum Wirbel
B. Nach der Blockierung des Austrittskanals 15 beginnt der
Wirbel A, sich zurück in Richtung des Zentrums der
Oszillatorkammer 13 zu bewegen. Dabei wird der langsam drehende Wirbel B
aus dem Kammerzentrum gedrängt. Diese Tendenz wird noch dadurch verstärkt,
daß der Eingangsstrahl selbst über das Strömungsleitteil 17 auf das Kammer
zentrum gerichtet ist und dorthin strömen würde, wenn er unbeeinflußt
bliebe. Wenn die Wirbel den Zustand erreicht haben, wie er in Fig. 14 ge
zeigt ist, dominiert jetzt der Wirbel A gegenüber dem Wirbel B und bewegt
sich weiter zum Zentrum der Oszillatorkammer 13 hin. Wie im vorherigen
Falle, als der Wirbel B dominierte, wird dieser vom Wirbel A jetzt in die
Position abgedrängt, die Fig. 15 zeigt, in der der
Austrittskanal 16 abgesperrt ist. Während dieses momentanen
Zustandes befindet sich jetzt der Wirbel A etwa im
Zentrum der Oszillatorkammer 13, so daß im wesentlichen
das gesamte Fluid durch den Austrittskanal 15 ausströmt.
Der Wirbel B ist nunmehr in einer Lage, Fluidteile des
Eingangsstrahles mit höherer Strömungsgeschwindigkeit
aufzunehmen, so daß jetzt der Wirbel B schneller und
schneller dreht und dabei an Stärke gegenüber dem Wirbel
A wieder zunimmt. Dabei bewegt sich der Wirbel B wieder in
Richtung des Kammerzentrums, wie Fig. 14 zeigt. Hierbei
gelangt wieder mehr Fluid zum Austrittskanal 16 und
weniger Fluid zum Austrittskanal 15. Der Wirbel A wird
dabei aus dem Kammerzentrum mehr und mehr verdrängt, und
der Strömungszyklus ist abgeschlossen, wenn die Wirbel
erneut die in Fig. 11 gezeigte Position einnehmen, wobei
die aus den Austrittskanälen 15, 16 austretenden
Strömungen etwa gleich sind. Der Strömungszyklus wiederholt
sich dann in der vorbeschriebenen Weise. Die Strömungs
vorgänge in der Oszillatorkammer 13 lassen sich wie folgt
zusammenfassen. Der zunächst unabgelenkt durch die
Oszillatorkammer 13 strömende Eingangsstrahl wird an der
entfernt liegenden Wand 19 in zwei schleifenförmige
Strömungsteile aufgeteilt. Jeder dieser Strömungsteile
bildet einen Wirbel A bzw. B, der auf den Eingangsstrahl
einwirkt. Aufgrund des instabilen Gleichgewichtes zwischen
den beiden Wirbeln A und B an beiden Seiten des Eingangs
strahles kann der anfängliche Gleichgewichtszustand nicht
aufrechterhalten werden, da jede geringe Asymmetrie in
der Konfiguration der Oszillatorkammer 13 bewirkt, daß
eine der beiden Strömungsschleifen zur einen Seite des
Eingangsstrahles gegenüber der anderen zur anderen Seite
des Eingangsstrahles dominiert, was zu einer Erhöhung der
Rückströmung auf der einen und einer Verringerung der
Rückströmung auf der anderen Seite des Eingangsstrahles
führt, der dabei einer Kraft ausgesetzt ist, durch die
der Strahl zunehmend zur schwächeren Strömungsschleife
gedrängt wird, wodurch die gegenseitigen Einflüsse noch
weiter verstärkt werden. Mit anderen Worten, ist eine
positive Rückkoppelungswirkung vorhanden, die bewirkt, daß
größere Strömungsanteile entlang einer Seite des Eingangs
strahles rückströmen, bis sich ein neuer Gleichgewichts
zustand eingestellt hat. Hierbei ist beachtlich, daß es
sich bei den Strömungsphänomenen in der Oszillatorkammer 13
um schwingungsdynamische Vorgänge handelt, wobei die
Strömungsbedingungen quasi stabil sind, ohne daß die auf
tretenden Strömungsbilder stabil sind. Dabei ist der
Strömungszustand an jedem Ort abhängig von den voraus
gegangenen Bedingungen aufgrund der Tatsache, daß ört
liche Strömungszustände zur zeitverzögert Einfluß nehmen
und nur zeitverzögert durch andere Strömungszustände be
einfluß werden. Obwohl der stärkere der beiden Wirbel ge
eignet zu sein scheint, die dargestellten Strömungs
bilder an jedem Punkt zu unterstützen, bewirkt der
quasi-stabile Austritt der Strömung in dem einen oder
anderen Austrittskanal 15, 16 oder in beide, daß das
Strömungsbild in der Kammer zur einen Seite hin un
symmetrisch wird. Das bewirkt aber eine Abnahme der
Rückströmung auf der einen Kammerseite und gleichzeitig
ein Anwachsen der Rückströmung an der gegenüberliegenden
Kammerseite. Beide Effekte werden nach einer ent
sprechenden Zeitverzögerung wirksam. Diese Zeitverzögerung
wird dadurch zusätzlich erhöht, daß die Rotationsenergie
der beiden Wirbel aufgelöst werden muß, bevor eine
Strömungsumkehr bewirkt werden kann. Für eine kurze Zeit
periode bleibt der Ausfluß durch einen Austrittskanal im
wesentlichen konstant, bevor er abgeschwächt wird, ob
gleich sich seine Geschwindigkeit in dem Maße erhöhen
kann, wie sein Strömungsweg eingeschränkt wird. Folglich
ist sein Einfluß auf die benachbarte Gegenströmung eben
falls für eine entsprechende Zeitperiode abgeschwächt.
Das Strömungsbild wird nunmehr zur anderen Seite der
Kammer 13 hin unsymmetrisch und der Aufbau der gegenüber
liegenden Rückströmungsschleife führt zu einem Ausfluß
von Strömung aus dem anderen Austrittskanal. Die Wirbel
schleifen haben verzögernde Wirkungen mit Energie
speichermechanismen, die für die Oszillation wesentlich
sind.
Die Austrittsströmungen des Oszillators 10 sind in Fig. 1
in der Form von einzelnen Fluidimpulsen 15′, 16′ darge
stellt, die abwechselnd aus den Austrittskanälen 15 und 16
austreten. Der Querschnitt der Oszillatorkammer 13 braucht
nicht rechteckig zu sein, wie es Fig. 2 zeigt, sondern
kann z. B. auch elliptisch, meniskusartig oder in jeder
anderen Gestalt mit über ihrem Querschnitt veränderlichen
Abmessungen ausgebildet sein. Auch muß die Oszillator
kammer 13 nicht von kreisrunden Seitenwänden begrenzt sein,
wie Fig. 1 zeigt, sondern kann jede andere, z. B. eine
rechteckige Gestalt aufweisen, wie sie in Fig. 4 gezeigt
ist. In Fig. 4 ist von einem Fluidelement 20 aus Oszillator
10 und Austrittskammer 27 nur die Bodenplatte 11 darge
stellt, die Deckplatte wurde nur aus Vereinfachungs
gründen weggelassen. In den meisten Beispielen, die
nachstehend beschrieben werden, ist aus dem gleichen
Grunde die Deckplatte nicht dargestellt. Der Oszillator 10
besitzt eine Fluidzutrittsöffnung 18, ähnlich der Öffnung
18 in Fig. 1, ein im wesentlichen U-förmiges Strömungs
leitteil 17, etwa entsprechend dem Strömungsleitteil 17
in Fig. 1 und Austrittskanäle 15 und 16 an beiden Längs
seiten des Strömungsleitteiles 17, entsprechen den Aus
trittskanälen 15 und 16 in Fig. 1. Die Oszillatorkammer
13 des Oszillators 10 ist im wesentlichen rechteckig. Die
Weite der Kammer 13 ist im Beispielsfalle gleich dem Ab
stand der äußeren Begrenzungswände der Austrittskanäle
15 und 16. Die Austrittskanäle schließen unmittelbar an
die Austrittskammer 27 an, deren parallele Seitenwände
29, 30 sich über das U-förmige Strömungsleitteil 17 hin
aus bis zu einer vorderen Wand mit einer Austritts
Öffnung 28 erstrecken. Die Oszillation des Strahles, der
von dem U-förmigen Strömungsleitteil 17 in Richtung auf
die Wand 19 abgegeben wird, erfolgt in der gleichen Weise,
wie sie anhand der Fig. 11 bis 15 beschrieben wurde. Die
Gestalt der Austrittsimpulse der Strömung verhindert je
doch nicht die Oszillation. Das in der Kammer 13
oszillierende Fluid neigt dazu, in seinen extremen
Positionen, in denen eine maximale Strömung durch die
Austrittskanäle 15, 16 hindurchtritt, länger zu ver
weilen. Die austretenden Fluidimpulse haben daher hier
stärker hervortretende Vorder- und Rückflanken als die
konisch abgeflachten Vorder- und Rückflanken der Fluid
impulse 15′ und 16′ nach Fig. 1.
Die Austrittskammer 27 nimmt die aufeinanderfolgenden
Fluidimpulse in der Weise auf, daß diejenigen aus dem
Austrittskanal 15 in der Austrittskammer 27 im Uhrzeiger
sinn und diejenigen aus dem Austrittskanal 16 in der
Austrittskammer 27 im Gegenuhrzeigersinn eine kreisende
Bewegung vollführen. Auf diese Weise wird in der Aus
trittskammer 27 ein Wirbel erzeugt, der wechselweise
im Uhrzeiger- und im Gegenuhrzeigersinn dreht. Die Art
und Weise, in der die Austrittskammer dadurch einen
zyklisch hin- und herschwingenden Sprühstrahl an ihrer
Austrittsöffnung 28 abgibt, wird nachfolgend im Zusammen
hang mit Fig. 5 beschrieben.
Fig. 5 zeigt ein Fluidelement 20 aus einem Oszillator 10
und einer Austrittskammer 27 mit einer Fluidzutritts
öffnung 18 zum Zuführen von Fluid unter Druck, das durch
ein U-förmiges Strömungsleitteil 17 in die im wesent
lichen kreisrunde Oszillatorkammer 13 geleitet wird.
Das U-förmige Strömungsleitteil 17 ist ein Teil eines
Strömungsteilers 33. Stromabwärts von der Kammeröffnung
14 der Oszillatorkammer 13 erstrecken sich die Seiten
wände 29 und 30, die hier derart divergieren, daß sie
zusammen mit den divergierenden Seitenwänden des
Strömungsteilers 33 divergierende Austrittskanäle 15
bzw. 16 bilden. Stromabwärts des Strömungsteilers 33
beginnen die Seitenwände 29 und 30 zur Austrittsöffnung 28
der Austrittskammer 27 hin zu konvergieren. Die der Aus
trittsöffnung 28 gegenüberliegenden Fläche 34 des Strömungs
teilers 33 ist konkav ausgebildet, so daß die Aus
trittskammer 27 eine im wesentlichen runde Gestalt be
sitzt. Die Austrittskanäle 15 und 16 leiten die aus
tretenden Fluidimpulse aus der Oszillatorkammer über die
Austrittskanäle 15, 16 in die Austrittskammer 27 ein,
wobei die Fluidimpulse aus den Austrittskanälen in der
Austrittskammer 27 in entgegensetzten Richtungen laufen.
Die Art und Weise, in der der Sprühstrahl 45 von der Aus
trittskammer 27 abgegeben wird, ist in Fig. 16 schematisch
dargestellt. Die Fluidimpulse aus den Austrittskanälen
15 und 16 erzeugen in der Austrittskammer 27 einen Aus
trittswirbel, der abwechselnd erst im Uhrzeigersinn und
dann im Gegenuhrzeigersinn oder umgekehrt dreht. An
jedem Punkt quer vor der Austrittsöffnung 28 bildet sich
ein Summenvektor aus Strömungsgeschwindigkeitsvektoren,
die die Gestalt des aus der Austrittsöffnung 28 aus
tretenden Sprühstrahles 45 bestimmen. Zum leichteren Ver
ständnis und zur einfacheren Darstellung sind die
Strömungsverhältnisse nur an zwei Punkten der Fig. 16 näher
dargestellt, und zwar an den Begrenzungskanten 35 und
36 der Austrittsöffnung 38. Für die nachfolgende Dis
kussion wird angenommen, daß der Wirbel in der Austritts
kammer 27 sich gerade im Gegenuhrzeigersinn dreht, wie
es durch den Pfeil in Fig. 16 angedeutet ist. An der
Kante 35 sind eine tangentiale Geschwindigkeitskomponente
V T , die tangential zum Wirbel an dieser Kante verläuft,
und eine radiale Geschwindigkeitskomponente V R ; die radial
zum Wirbel verläuft, vorhanden. Die Summe der Vektoren
V T und V R ergibt den von der Kante 35 ausgehenden Summen
vektor R. Der Tangentialgeschwindigkeitsvektor V T ergibt
sich allein aus der Drehgeschwindigkeit des Wirbels und
ist daher nur von dem dynamischen Druck bestimmt, der
durch den Wirbel in der Austrittskammer bestimmt ist.
Der Radialgeschwindigkeitsvektor V R resultiert aus dem
statischen Druck und den Fluidimpulsen aus den Austritts
kanälen 15 und 16 des Oszillators 10 in die Austritts
kammer 27. Analoge Verhältnisse herrschen an der anderen
Kante 36 der Austrittsöffnung 28 mit den analogen
Vektoren V′ T und V′ R , die den Summenvektor R′ bilden. Die
Vektoren R und R′ definieren die äußere Begrenzung des
Sprühstrahles 45, der aus der Öffnung 28 in einen be
stimmten Zeitpunkt austritt. Das heißt, der aus der Öffnung
28 austretende Sprühstrahl 45 ist zu diesem herausge
griffenen Zeitpunkt auf einen Bereich zwischen den Vektoren
R und R′ beschränkt. Diese Vektoren divergieren, wodurch
auch der Sprühstrahl 45 divergiert. Andererseits sind Ober
flächenspannungseffekte wirksam, die der Divergenz ent
gegenwirken und die die Strömung wieder zu konsolidieren
trachten. Bei einer besonders vorteilhaften Anwendung,
insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten, neigt der
Sprühstrahl 45 dazu, in Tropfen aufzubrechen, bevor die
Konsolidierung voll wirksam geworden ist. Trotzdem erfolgt
eine gewisse Konsolidierung des Sprühstrahles 45, so daß
eine weitere Divergenz der Strömung unterdrückt wird.
Wichtig ist dabei die Tatsache, daß der von der Austritts
öffnung 28 abgegebene Sprühstrahl 45 von dem Wirbel aus
geht. Der Sprühstrahl oszilliert daher in einer Weise
hin und her, wie der Wirbel in der Austrittskammer 27 fort
laufend seine Geschwindigkeit und seine Drehrichtung
ändert. Das Bild eines Sprühstrahles 45 der hier be
schriebenen Art ist in Fig. 10 dargestellt, der etwa
sinusförmigen hin- und herschwingt, wobei der Sprühstrahl
zunächst in Bandabschnitte und dann in Tropfen aufbricht,
je nach dem, wie der viskose Sprühstrahl 45 mit der um
gebenden Luft zusammenwirkt. Diese viskosen Einflüsse be
einflussen das Sprühstrahlbild und führen dazu, daß der
zyklisch schwingende Sprühstrahl 45 in eine Vielzahl von
Tropfen aufbricht, die gemeinsam eine fächerförmige Ge
stalt bilden. Der oszillierende Sprühstrahl 45, der aus der
Austrittsöffnung 28 austritt, bricht weit vollständiger
in Tropfen auf als ein aus einer Düsenöffnung austretender
Strahl. Folglich lassen sich kleinere Tröpfchen oder eine
bessere und gleichmäßigere Tröpfchenverteilung mit der
Austrittskammer 27 erzielen, als das mit herkömmlichen
Oszillatoren vergleichbarer Größe und bei gleichem Arbeits
druck normalerweise erreichbar ist.
Die Arbeitsweise der Austrittskammer 27 kann elektrisch
gesehen mit einem Widerstand einer elektrischen Induktanz
verglichen werden, um ankommende pulsierende Signale zu
glätten und an einen Signalausgangsstrom abzugeben, der
im wesentlichen eine konstante Amplitude aufweist und in
einer Art und Weise hin- und herschwingt, wie der Wirbel
in der Austrittskammer 27 seine Richtung und seine Ge
schwindigkeit ändert. Der statische Druck in der Austritts
kammer 27 erzeugt einen radialen Geschwindigkeitsvektor
V R an jedem Punkt der Austrittsöffnung 28. Die Drehge
schwindigkeit des Wirbels in der Austrittskammer 27 er
zeugt einen tangentialen Geschwindigkeitsvektor V T . Es
zeigte sich, daß der Schwingungswinkel α des Sprühstrahles
45 in Fig. 10 sich direkt mit dem tangentialen Ge
schwindigkeitsvektor V T und entgegengesetzt mit dem radialen
Geschwindigkeitsvektor V R ändert. Wenn die Drehge
schwindigkeit relativ hoch und der statische Druck dagegen
relativ klein ist, so daß der tangentiale Geschwindigkeits
vektor dominiert, dann kann der Schwingungswinkel α
sogar 180° betragen. Wenn andererseits der statische
Druck gegenüber der Drehgeschwindigkeit dominiert, so daß
der radiale Geschwindigkeitsvektor V R relativ groß ist,
dann kann ein minimaler, kaum merklicher Schwingungs
winkel α erhalten werden. Durch Vergrößerung der Weite der
Austrittsöffnung 38 und damit durch eine Verringerung des
statischen Druckes in der Austrittskammer 37 kann der
Schwingungswinkel α beachtlich vergrößert werden. Durch die
Gestalt der Austrittswände 29, 30 in der Nähe der Austritts
öffnung 28 in einer Weise, daß die Austrittskammer 27
enger bzw. schmaler wird, kann der Schwingungswinkel α
beträchtlich verkleinert werden. Diese und andere Effekte
werden im Zusammenhang mit anderen Ausführungsbeispielen
nachstehend veranschaulicht und beschrieben.
Fig. 6 und 7 zeigen einen weiteren Oszillator 10 mit einer
Deckplatte 12 und einer Bodenplatte 11. Die Ausnehmungen
für den Oszillator 10 befinden sich in der Bodenplatte 11.
Diese Ausnehmung wird durch die Deckplatte 12 nach oben
dicht abgeschlossen. Der Oszillator 10 unterscheidet
sich von dem Oszillator 10 nach Fig. 1 in zweifacher Hin
sicht: Die seitlichen Wandungen der Oszillatorkammer 13 sind
nicht kreisrund, sondern etwa trapezförmig, und das Fluid
wird in die Oszillationskammer 13 über Kanäle 37 und 38
zugeführt, von denen der eine Kanal 28 in der Boden
platte 11 und der andere Kanal 37 in der Deckplatte 12
vorgesehen ist. Die Kanäle 37 und 38 laufen unter einem
Winkel schräg durch die Platten, um das unter Druck zu
strömende Fluid als Strahl in die Oszillationskammer 13
abzugeben, wobei das Fluid in der gleichen Weise in der
Oszillatorkammer 13 oszilliert, wie es anhand der Fig. 11
bis 15 beschrieben ist. Durch die Kanäle 37 und 38 er
übrigt sich ein U-förmiges Strömungsleitteil 17, so daß
keinerlei Wandstrukturen innerhalb der Oszillatorebene
vorhanden sind. Mit anderen Worten befinden sich weder
in der Bodenplatte 1 Wanderhebungen noch ragen von der
Deckplatte 12 aus Wandvorsprünge in die Vertiefung der
Bodenplatte hinein. Die Ausführung nach Fig. 6 und 7 kann
daher wesentliche fertigungstechnische Vorteile bieten.
Die trapezförmige Oszillatorkammer 13 nach Fig. 6 und die rechteckige Oszillatorkammer 13 nach Fig. 4 ver
deutlichen nur Beispiele einer Vielzahl von Gestaltungs
möglichkeiten, die für eine Oszillatorkammer gewählt
werden können und mit denen die gewünschte Oszillation
gemäß den Fig. 11 bis 15 erreicht werden kann. Beispiels
weise kann die Oszillatorkammer 13 elliptisch, un
symmetrisch, polygonal oder in beliebiger anderer Weise
als ein Raum gestaltet sein, in dem sich die in einer
Wechselbeziehung stehenden beiden Wirbel A und B ent
wickeln können, wie sie vorstehend anhand der Fig. 11 bis
15 beschrieben worden sind.
Fig. 8 zeigt einen weiteren Oszillator 10 herkömmlicher
Art mit zwei Austrittskanälen 15 und 16, welche ab
wechselnd die von dem Oszillator 10 abgegebenen Fluid
impulse aufnehmen. Dieser herkömmliche Oszillator 10 ist
mit einer Austrittskammer 27 zu einem Fluidelement 20
verbunden. Im Beispielsfalle bildet der Oszillator 10
mit der Austrittskammer 27 eine bauliche Einheit. Es ist
klar, daß die Austrittskammer 27 auch als ein separates
Fluidbauteil dem bekannten Oszillator 10 nachgeschaltet
sein kann. Die Austrittskammer 27 nach Fig. 8 arbeitet in
der gleichen Weise wie die Austrittskammer 27 nach Fig. 4,
5, 6 oder 16, unabhängig von der Natur des vorgeschalteten
Oszillators 10, der Fluidimpulse bildet und diese über die
Austrittskanäle 15, 16 an die nachgeschaltete Austritts
kammer 27 abgibt, die hier in einer beispielsweisen Aus
bildung dargestellt ist. Zur weiteren Verdeutlichung
der Kombination eines beliebigen Oszillators 10 mit einer
Austrittskammer 27 wird auf Fig. 9 verwiesen, in der die Austrittskammer 27 als ein separates Fluidbauteil aus
gebildet ist, das an einen Oszillator 10 angeschlossen ist,
der alternierende Fluidimpulse 15′, 16′ an die Austritts
kammer 27 abgibt. Bei dem Oszillator 10 in Fig. 9 muß
es sich nicht um einen Oszillator ohne bewegliche Teile
handeln. Es kann sich auch um jeden anderen Fluidimpuls
generator mit oder ohne bewegliche Teile handeln, der
auch elektrisch angetrieben sein kann und z. B. in der Ge
stalt von Kolben- oder Membranpumpen ausgebildet ist, um
hier nur zwei weitere Typen beispielsweise herauszu
greifen.
Fig. 17 zeigt eine Austrittskammer 27, ähnlich der Austritts
kammer 27 in Fig. 16. Der wesentliche Unterschied zwischen
den beiden Austrittskammern besteht jedoch darin, daß die
Austrittskammer 27 anstatt einer Austrittsöffnung 28 zwei
Austrittsöffnungen 28 und 28′ aufweist, die durch ein Wand
teil 39 voneinander getrennt sind. Die vektorielle Dar
stellung der Strömungsverhältnisse an der Austritts
öffnung 28 in Fig. 16 ist entsprechend auch in Fig. 17
verwendet. Von der Austrittskammer 27 werden zwei Sprüh
strahlen abgegeben, die jeder mit derselben Frequenz
oszillieren. Die beiden Sprühstrahlen divergieren von
einander in jedem Zeitpunkt etwas mehr als der Winkel
zwischen den Vektoren V R und V′ R . Das liegt daran, daß
die tangentialen Geschwindigkeitsvektoren V T und V′ T
zwischen radialen Geschwindigkeitsvektoren vorhanden ist,
wie es in Fig. 16 der Fall ist. Folglich werden zwei
(in der Frequenz) synchrone Sprühstrahlen 45 und 45′ ab
gegeben, die ein kombiniertes Strahlenbild bilden, wie es
schematisch in Fig. 18 dargestellt ist.
Es ist hier zum weiteren Verständnis der Arbeitsweise der
Austrittskammern 27 nach Fig. 16 und 17 zu bemerken, daß
der radiale Vektor V R in dem Augenblick einen größeren
Wert annimmt, wenn sich die Drehrichtung des Wirbels in
der Austrittskammer umkehrt. V R nimmt dagegen seinen
niedrigsten Wert an, wenn sich der Wirbel in einer Dreh
richtung mit maximaler Geschwindigkeit dreht, d. h.
wenn die Drehbewegung eine maximale Amplitude aufweist.
Es ist daher eine Phasenverschiebung zwischen den Maxima
der pulsierenden Eingangsfluidsignale in die Austritts
kammern 27 und den Drehgeschwindigkeitsmaxima in den
Wirbeln vorhanden. In Abhängigkeit von der besonderen Aus
bildung der Austrittskammer 27 kann im Zentrum des Wirbels
der Druck niedriger oder höher als der Umgebungsdruck
(z. B. Atmosphärendruck) sein.
In Fig. 18 ist ein Oszillator 10 des Fluidelementes 20 im
wesentlichen entsprechend dem Oszillator 10 nach Fig. 1
dargestellt. Zusätzlich besitzt der Oszillator 10 zwei
separate Wandabschnitte 40, 41 die dem U-förmigen Strömungs
leitteiles 17 ausgangsseitig vorgelagert sind. Die Wand
abschnitte 40, 41 ragen aufrecht in die Oszillatorkammer
13 hinein und weisen hier einen zylindrischen Querschnitt
auf. Diese vor allem als Strömungswiderstände wirksamen
Wandabschnitte 40, 41 können jedoch auch von jeder anderen
Gestalt sein. Wesentlich ist, daß die Wandabschnitte 40,
41 mit einem geringen Abstand stromabwärts von den beiden
Schenkelenden des U-förmigen Strömungsleitteiles 17 an
geordnet sind, so daß entsprechende Spalten oder Lücken
42 und 43 zwischen den Wandabschnitten 40 und 41 und dem
Strömungsleitteil 17 vorhanden sind. Die Gegenwart der
Wandabschnitte 40 und 41 und die Spalten 42 und 43 be
wirken, daß die von dem Oszillator 10 abgegebenen Fluid
impulse schärfere bzw. steilere Impulsflanken erhalten
und damit gegenüber den relativ flachen Fluidimpulsen
nach Fig. 1 "aufgeweitet" sind. Unter Bezugnahme auf
die vorstehende Diskussion der Funktion des Oszillators
10 nach Fig. 1 anhand der Strömungsbilder in den Fig. 11
bis 15 brauchen die vor die Austrittskanäle abgedrängten
und abgeschwächten Wirbel A und B eine längere Zeit,
um wieder zu erstarken, wenn die Wandabschnitte 40 und
41 vorhanden sind, da der von dem U-förmigen Strömungs
leitteil 17 abgegebene Strahl beim Entlangströmen an den
Wandabschnitten 40 und 41 Energie verliert. Aufgrund
dieses Energieverlustes bauen sich die abgedrängten
Wirbel A und B langsamer wieder auf. Ist ein ver
drängter Wirbel wieder genügend erstarkt, dann geht sein
Abwandern in das Zentrum der Oszillatorkammer 13 ver
gleichsweise sehr rasch vor sich. Es ergibt sich also
einerseits eine relativ lange Verweilzeit der Wirbel A
und B in den extremen Lagen (Fig. 13 und 15), aber
andererseits ein rascher Ortswechsel zwischen diesen Lagen,
was zu scharfkantigen Fluidimpulsen oder Fluidab
schnitten führt.
In der Austrittskammer 27 werden diese scharfkantigen
Impulse elektrisch gesehen etwa wie durch die Wirkung eines
RL-Filters abgeschwächt, was sich in den Wellenformen
der Sprühstrahlen 45 und 45′ zeigt, die von den Öffnungen
28 und 28′ der Austrittskammer 27 abgegeben werden. Wenn
außerdem die Austrittskanäle 15 und 16 verlängert werden
und dadurch die Inertanz vergrößert wird, wird eine zu
sätzliche Filterwirkung erreicht.
Wie im Zusammenhang mit Fig. 17 beschrieben ist, zeigt es
sich, daß die Wellenformen der Sprühstrahlen 45 und 45′,
die von den beiden Austrittsöffnungen 28′ und 28″ der Aus
trittskammer 27 abgegeben werden, synchron in Frequenz
und Phase sind, aber unter einem Winkel räumlich aus
einanderlaufen, der größer ist als der Austrittswinkel,
den die Öffnungsränder der Öffnungen 28′ und 28″ ein
schließen. Der Grund dafür ist, daß die tangentialen
Geschwindigkeitsvektoren V T und V′ T einen Winkel zwischen
sich bilden, der größer ist als der Winkel β zwischen
den radialen Geschwindigkeitsvektoren V R und V′ R .
Fig. 19 und 20 zeigen die Art und Weise, in der die Aus
trittskammern 27 die Sprühstrahlenausbildung beein
flussen.
In Fig. 19 erhält die im wesentlichen kreisrunde
Oszillatorkammer 13 des Oszillators 10 einen Fluidstrahl
von einem U-förmigen Strömungsleitteil 17, wobei die
Oszillation in der vorstehend in Fig. 11 bis 15 be
schriebenen Weise erfolgt. Die Fluidimpulse der Oszillator
kammer 13 werden über Austrittskanäle 15 und 16 in die
Austrittskammer 27 abgegeben, die von konvergierenden Ab
schnitten der Seitenwände 29 und 30 gebildet ist. Die
Konvergenz der Seitenwandabschnitte führt hierbei zu einer
sich in Strömungsrichtung verlängernden Austrittskammer
27. Die einzige Austrittsöffnung 28 gibt einen schwingenden
Sprühstrahl ab, dessen Sprühstrahl mit 45 bezeichnet ist.
Hierbei sind die Flanken zwischen den Schwingungsspitzen geschwungen (es
liegt ein längerer Verzögerungsabschnitt 46 in den mittleren Flankenbe
reichen der Schwingungskurve vor als bei der Schwingungsform des Sprühstrahles
45 nach Fig. 10). Außerdem ist der Schwingungswinkel α etwas schmäler als
bei dem Sprühstrahl 45 nach Fig. 10, wodurch der Fluidanteil im mittleren
Bereich des Fluidstrahles 45 dicker ist als
an seinen beiden Rändern. Diese Wirkung rührt von der enger
gestalteten Austrittskammer 17 her, vor allem, weil der radiale
Geschwindigkeitsvektor V R (Fig. 16) größer ist, wenn
die Austrittskammer 27 entsprechend Fig. 19 in
Strömungsrichtung enger wird. Die größere radiale Vektor
komponente folgt daraus, daß der statische Druck in der
engeren Austrittskammer 27 größer ist, wobei der Vektor
V R von dem statischen Druck bewirkt wird. Die Wellen
form des Sprühstrahles 45 führt also dazu, daß eine
höhere Konzentration an Fluidtröpfchen oder Fluid
partikeln im Strahlzentrum als in den Randbereichen
20 des Sprühstrahles vorhanden ist.
Im Gegensatz hierzu gibt das Fluidelement 20 nach
Fig. 20 einen Sprühstrahl 45 mit einem sägezahnartigen
Wellenbild ab. Das Fluidelement 20 besitzt im wesent
lichen eine ovale Gestalt, wobei die Austrittskammer 27
weiter ist als die Oszillatorkammer 13. Die Oszillator
kammer 13 erhält einen Fluidstrahl von dem U-förmigen
Strömungsleitteil 17 und bewirkt eine Oszillation in
der Art entsprechend den vorstehenden Erläuterungen zu
den Fig. 11 bis 15. Im Gegensatz zu der Oszillator
kammer 13 in Fig. 1 mit den parallelen Seitenwänden 29, 30
der Austrittskanäle 15, 16 divergieren bei dem
Fluidelement 20 in Fig. 20 die Seitenwände 29, 30
zwischen der Oszillatorkammer 13 und der Austrittskammer
27. Das U-förmige Strömungsleitteil 17 liegt zwischen
den Seitenwänden 29 und 30 und bildet zwischen sich und
den Seitenwänden 29 und 30 die Austrittskanäle 15 und 16,
die die Oszillatorkammer 13 mit der Austrittskammer 27
verbinden. Die axiale Länge der Oszillationskammer 13 ist
im wesentlichen die gleiche wie bei der Oszillatorkammer
13 in Fig. 19. Die Austrittskammer 27 ist jedoch weiter
als die Austrittskammer 27 in Fig. 19. Die Wellenform des
Sprühstrahles 45, der von der Austrittskammer 27 abge
geben wird, ist wesentlich anders gestaltet als derjenige
nach Fig. 19. Bei der in Fig. 20 gezeigten Wellenform
des Sprühstrahles 45 handelt es sich im wesentlichen um
einen dreieckigen Wellenzug, der etwa sägezahnförmig aus
gebildet ist, wobei eine Fluidkonzentration im mittleren
Strahlbereich nicht vorhanden ist. Die Abwesenheit einer
erhöhten Fluidkonzentration im mittleren Bereich resultiert
aus der weiteren Austrittskammer 27 nach Fig. 20 im Ver
gleich zu der engeren Austrittskammer 27 nach Fig. 19.
Die Flanken zwischen den Schwingungsspitzen der Wellen
form sind gleichförmiger als bei der Wellenform in Fig. 19,
wobei die Flanken zwischen den Schwingungsspitzen (strom
abwärts gesehen) konkav ausgebildet sind. Die konkave
Gestalt der Wellenflanken zeigt, daß das Fluid sich im
mittleren Bereich des Sprühstrahles etwas langsamer be
wegt als das Fluid im Bereich der Schwingungsspitze. Die
Wellenform zeigt dabei eine im wesentlichen gleichmäßige
Verteilung der Fluidtröpfchen quer zum Sprühstrahl.
Wird das Fluidelement 20 nach Fig. 20 maßstabgerecht in
verschiedenen Größen ausgebildet, dann werden von diesen
Elementen Sprühstrahlen mit weitgehend gleichen Wellen
formen abgegeben. Ein kleineres Element wie es z. B. für
eine Munddusche benötigt wird, benötigt ein U-förmiges
Strömungsleitteil 17 mit einer Austrittsweite in der
Größenordnung von wenigen tausendstel Zoll (1 tausendstel
Zoll = 0,025 mm). Der Oszillator 10 läßt sich maßstäblich
beliebig vergrößern, z. B. für einen Zierspringbrunnen, der,
abgesehen von der Größe, einen Sprühstrahl abgibt, der die
gleiche Sprühstrahl-Wellenform aufweist. Ein ver
größertes Fluidelement 20, ähnlich dem in Fig. 19, ist in
Fig. 21 dargestellt. Wie hieraus ersichtlich ist, be
ziehen sich alle wichtigen Maße des Fluidelementes 20 auf
bestimmte Vielfache der Düsenweite W am Ausgang des
U-förmigen Strömungsleitteiles 17. Der Durchmesser der
Oszillatorkammer 13 beträgt hierbei 8 W. Der Abstand
zwischen der Düse und der axial gegenüberliegenden Wand 19
der Oszillatorkammer 13 beträgt 9 W. Die Öffnung der
Oszillatorkammer 13 besitzt eine Weite von 7 W, und ihr
Abstand zur Düse mißt 2 W. Die engste Stelle zwischen den
Seitenwänden 29 und 30 und dem Strömungsleitteil 17 be
trägt 2,5 W. Der maximale Abstand zwischen den Seitenwänden
29 und 30 mißt 11 W. Die axiale Gesamtlänge des Fluid
elementes 20 beträgt 25 W, und die Weite der Austritts
öffnung 28 der Austrittskammer 27 weist 2,5 W auf. Das
Fluidelement 20 kann praktisch in jeden Maßstab über
setzt werden und arbeitet jeweils im Prinzip entsprechend
den vorstehenden Ausführungen. Es ist jedoch hervorzu
heben, daß die auf die Düsenweite W bezogenen Abmes
sungen des Fluidelementes 20 nur eine von vielen mög
lichen Wellenformen wiedergibt.
Fig. 22 bis 26 zeigen verschiedene Wellenformen von Sprüh
strahlen von Fluidelementen 20, bei denen verschiedene
Abmessungen geändert werden. Der Oszillator 10 in Fig. 22
zeigt relativ kurze Austrittskanäle 15, 16, die Fluid
impulse 15′, 16′ abgeben, deren Amplituden über der Zeit
aufgetragen sind. Die beiden Impulsketten bestehen aus
sägezahnförmigen Wellenformen, die phasenverschoben
sind. Der Oszillator 10 besitzt dagegen wesentlich längere
Austrittskanäle 15, 16. Auch hier werden sägezahnförmige
Wellenformen erhalten, aber die einzelnen Fluidimpulse
15′, 16′ sind beträchtlich flacher, und die Frequenz ist
wesentlich niedriger. Die veränderte Wellenform folgt vor
allem daraus, daß die längeren Austrittskanäle 15 und
16 elektrisch gesehen eine größere Inertanz bzw. Induktanz
aufweisen, wodurch die Leistung der Oszillatorkammer 13
beträchtlich niedriger ist. In Fig. 24 ist der
Oszillator 10 mit kurzen Austrittskanälen 15, 16 mit der
Austrittskammer 27 mit relativ kleinem Volumen kombiniert.
Die Wellenform des von der Austrittskammer 27 abge
gebenen Sprühstrahles 45 besitzt eine Sägezahnform, wobei
die Schenkel zwischen den Wellenspitzen in Abstrom
richtung ausgebuchtet (konvex) sind. Hierdurch ist ange
zeigt, daß sich der Strahl im mittleren Bereich mit etwas
größerer Geschwindigkeit bewegt als in den beiden Rand
bereichen des Strömungsfächers. Im Vergleich mit der Wellen
form des Sprühstrahles in Fig. 20 ist erkennbar, daß dort
die Schenkel in entgegengesetzter Richtung (konkav) ge
krümmt sind, so daß sich der Strahl im zentralen Bereich
des Sprühfächers mit etwas kleinerer Geschwindigkeit be
wegt als an den Spitzen. Der Grund hierfür ist, daß die
kleinere Austrittskammer 27 in Fig. 24 eine geringere
Wirbelstrominertanz besitzt, so daß die Drehgeschwindig
keit des Wirbels in der Austrittskammer 116 schneller
abfällt, nachdem der Antrieb eines Impulses aus dem
Oszillator 10 kleiner geworden ist. Das langsame Ab
fallen der Drehgeschwindigkeit führt zu einem ent
sprechenden Anwachsen des radialen Vektors V R , wodurch
der zentrale Strömungsbereich eine hohe radiale Ge
schwindigkeitskomponente besitzt. In Fig. 25 ist der
Oszillator 10 in Kombination mit einer gegenüber Fig. 24
etwas weiteren Austrittskammer 27 verwendet, die eine
größere vertikale Inertanz verursacht, wodurch die Dreh
geschwindigkeit des Wirbels in der Austrittskammer 27
weniger schnell abfällt, wenn ein Fluidimpuls des
Oszillators kleiner wird. Das Ergebnis ist eine in Fig. 25
dargestellte Wellenform des Sprühstrahles 45, die keine
ausgebuchteten Wellenschenkel besitzt, vor allem, weil der
radiale Geschwindigkeitsvektor nicht mehr überwiegt. Bei
weiter vergrößerter Austrittskammer 27 in Fig. 26 wird eine
Wellenform erhalten, deren aufstromseitigen Wellen
schenkel leicht ausgebuchtet sind, d. h. entgegengesetzt,
wie bei der Wellenform des Sprühstrahles nach Fig. 24.
Die Wellenform des Sprühstrahles 45, die eine kleine
Tendenz zur Wellenform des Sprühstrahles in Fig. 20 zeigt,
besitzt einen mittleren Strömungsbereich, der etwas
langsamer fließt als die Randbereiche. Das liegt an der
erhöhten Wirbelstrominertanz in der größeren Austritts
kammer 27. Diese erhöhte Inertanz erzeugt eine Tendenz,
daß die Drehbewegung des Wirbels noch nach dem Abfallen
des betreffenden Fluidimpulses anhält, so daß der
tangentiale Geschwindigkeitsvektor zu dominieren be
ginnt. Diese Dominanz des tangentialen Geschwindigkeits
vektors V R bewirkt, daß der Schwingungswinkel sich er
höht, wie der größere Sprühwinkel des Sprühstrahles 45
nach Fig. 26 gegenüber den Sprühstrahlen 45 nach den
Fig. 24 und 25 zeigt. In allen drei Ausführungen (Fig. 24,
25 und 26) ist die Verteilung des Fluids innerhalb des
Sprühstrahles relativ gleichmäßig.
Fig. 27 zeigt einen Oszillator 10 ähnlich dem Oszillator
10 in Fig. 18, wobei die mit geringem Abstand von dem
U-förmigen Strömungsleitteil 17 angeordneten Wandteile
40, 41 Spalte 42, 43 bilden, die zwischen dem Eingangs
strahl des Strömungsleitteiles 17 und den aus der
Oszillatorkammer 13 abgegebenen Fluidimpulsen liegen. Wie
vorstehend im Zusammenhang mit Fig. 18 beschrieben ist,
wird hierbei eine Wellenform für den von der Austritts
kammer abgegebenen Sprühstrahl 45 erhalten, die eine
Tendenz zu einer rechteckigen Impulskette zeigt, wobei ein
längeres Verweilen der Strömung in den Außenbereichen
des Sprühstrahles 45 und ein relativ schnelles Umschwenken
zwischen seinen Außenbereichen erhalten wird, was durch die
über der Zeit aufgetragenen Amplituden der Fluidteilchen
der Fluidimpulse 15′ und 16′ in Fig. 27 verdeutlicht wird,
die abgeflachte Impulsspitzen zeigen, verglichen mit den
etwas schärferen Impulsspitzen der Fluidimpulse nach den
Fig. 22 und 23. Der Oszillator 10 nach Fig. 27 ist
in Fig. 28 mit der Austrittskammer 27 kombiniert. Die Aus
trittsöffnung 28 der Austrittskammer 27 gibt einen Sprüh
strahl ab, der die in Fig. 28 gezeigte Wellenform des
Sprühstrahles 45 besitzt. Hierbei verweilt der schwingende
Strahl länger an den äußeren Bereichen als bei den Fig. 24,
25 und 26. Wie im Zusammenhang mit Fig. 18 beschrieben,
bewirken die Wandteile 40, 41 ein verzögertes Erstarken
des aus der Mitte der Oszillatorkammer verdrängten
Wirbels A in Fig. 13, so daß der Oszillationszyklus in den
Extrembereichen länger verharrt.
Fig. 29 zeigt ein weiteres Fluidelement 20, wobei die
Oszillatorkammer 13 des Oszillators 10 axial wesentlich
länger ausgebildet ist als bei den vorstehend be
schriebenen Ausführungsbeispielen und die einen dem
Strömungsleitteil 17 gegenüberliegenden konvexen Wandbe
reich 19 statt eines konkav geformten aufweist. Außerdem
sind die Austrittskanäle 15 und 16 relativ bereit gegen
über denen der vorstehend beschriebenen Ausführungsbei
spiele. Die Austrittskammer 27 des Fluidelementes 20 ist
gekennzeichnet durch eine Öffnung 47 an der Rückseite des
U-förmigen Strömungsleitteiles 17, das einen Fluidstrahl
direkt in die Austrittskammer 27 abgibt. Die größere Länge
der Oszillatorkammer 13 hat die Wirkung, daß die Frequenz
der Oszillation verringert wird, denn die Wirbel A und B
nach den Fig. 11 bis 15 müssen größere Wegstrecken während
eines Oszillationszyklus zurücklegen. Es zeigte sich, daß
die Länge der Oszillationskammer 13 über ein bestimmtes
Maß hinaus einen größeren Durchmesser für die Austritts
kanäle 15 und 16 verlangt, um eine gleichmäßige
Oszillation sicherzustellen. Jenseits dieses Grenzmaßes
(d. h. wenn die Länge der Oszillatorkammer 13 etwa das
20fache der Austrittsweite des Strömungsleitteiles 17
übersteigt) bilden sich in der Oszillatorkammer 13 Stör
kräfte, die entweder sporadisch auftretende Oszillation
oder oszillationsfreie Strahlbedingungen erzeugen. Längere
Oszillatorkammern 13 und die daraus resultierenden
niedrigeren Frequenzen sind z. B. für Massageduschen oder
dekorative Springbrunnen besonders geeignet und können mit
oder ohne einem konvexen Wandabschnitt 19 oder der rück
seitigen Öffnung 47 in dem U-förmigen Strömungsleitteil
17 benutzt werden. Diese rückseitige Öffnung 47 wirkt dabei
wie eine Einspritzdüse für die Austrittskammer 27.
Die konvexe Wand 19 hat die Wirkung, daß der Oszillations
zyklus schneller zwischen extremen Bedingungen wechselt,
als das bei einer flach oder konkav ausgebildeten Wand 19
der Fall ist. Mit schnellerem Wechsel sind die An- und
Abfallseiten der an die Austrittskanäle 15 und 16 abge
gebenen Fluidimpulse relativ kurz. Die konvexe Wand 19 kann
unabhängig von der Länge der Oszillatorkammer 13 und der
düsenartigen Öffnung 47 für die Austrittskammer 27 benutzt
werden.
Der Einspritzstrahl aus der Öffnung 47 wird benutzt, um
die Fluidmenge im Zentrum des Sprühstrahles 45 zu erhöhen.
Hierdurch verweilt der schwingende Strahl im mittleren
Bereich des Sprühwinkels länger als an den Randzonen, wie
es die Wellenform des Sprühstrahles 45 nach Fig. 29 zeigt,
der von der Austrittsöffnung 28 abgegeben wird, wobei die
Wellenschenkel, stromab gesehen, nach außen gewölbt sind.
Bei einer vektoriellen Betrachungsweise der Strömungsvor
gänge unter Bezugnahme auf Fig. 16 wird durch den Ein
spritzstrahl aus der Öffnung 47 der radiale Vektor V R be
einflußt, und zwar sowohl im dynamischen Sinn (da der
Einspritzstrahl in Richtung des radialen Vektors abge
geben wird) als auch hinsichtlich eines zusätzlichen
statischen Druckes in der Austrittskammer 27.
Das Fluidelement 20 nach Fig. 29 zeigt besondere zusätz
liche Möglichkeiten zur Beeinflussung der Gestalt des
Sprühstrahles 45, die bei jedem anderen Oszillator 10
oder jeder anderen Austrittskammer 27 benutzt werden können,
die hier beschrieben sind.
Der Oszillator 10 in Fig. 30 zeigt besondere Austritts
kanäle. Zu dem Oszillator 10 gehört ein Strömungsleitteil
17 zur Abgabe eines Fluidstrahles in die Oszillator
kammer 13, die jede der vorstehend beschriebenen
Konfiguration aufweisen kann, mit der eine Oszillation
in der Oszillatorkammer 13 erzielt wird, wie sie
prinzipiell anhand der Fig. 11 bis 15 beschrieben ist.
Die Oszillatorkammer 13 besitzt Austrittskanäle 15 und
16, die im wesentlichen rechtwinklig zur Oszillatorlängs
achse nach außen gerichtet sind und beide einen Winkel von
etwa 180° einschließen. Es ist jedoch hervorzuheben, daß
diese Kanäle auch unter anderen Winkeln bzw. in anderen
Richtungen in oder außerhalb der Zeichnungsebene an die
Oszillatorkammer 13 anschließen können, was vom je
weiligen Verwendungszweck des Oszillators 10 abhängt. Einer
oder beide dieser Austrittskanäle 15, 16 können sich
gabelförmig verzweigen. Im Beispielsfall verzweigt sich der
Austrittskanal 16 in die Kanäle 16 (I) und 16 (II), die
phasengleiche Fluidimpulse aufnehmen. Die Kanäle 15, 16,
16 (I) und 16 (II) können länger oder kürzer als darge
stellt sein, um dadurch die Abgabe der Fluidimpulse aus
diesen Kanälen zeitlich zu beeinflussen, wodurch eine
Vielzahl von verschiedenen zusätzlichen Wirkungen und
Ergebnissen mit dem Oszillator 10 nach Fig. 30 erzielbar
sind.
Die fächerförmigen Sprühstrahlen 45, die von der Aus
trittskammer 27 abgegeben werden, wie sie vorstehend be
schrieben sind, bilden ein relativ schmales, linienartiges
Auftreffbild auf einer quer in den Sprühstrahl gehaltenen
Prallfläche. Mit anderen Worten, wenn der zyklisch
schwingende Sprühstrahl 45 gegen eine quer zum Sprüh
strahl gehaltene Wand auftrifft, schwingt der Sprühstrahl
entlang einer relativ schmalen Auftreffläche hin und her.
Es ist auch möglich, eine breitere Auftreffläche zu er
halten. Eine Austrittskammer 27 für einen solchen breiteren
Sprühstrahl, der auf einer quer in den Sprühstrahl ge
haltenen Wand eine breitere Auftreffläche bestreicht, ist
in Fig. 31 und 32 dargestellt. In die Austrittskammer 27
werden abwechselnd Fluidimpulse aus den Austrittskanälen
15 und 16 des nicht dargestellten Oszillators zugeführt.
Die Austrittsöffnung 28 der Austrittskammer 27 ist hier
als ein besonderer Spalt senkrecht zur Bodenfläche der
Austrittskammer 27 ausgebildet, der in der Kammerebene
einen V-förmigen Querschnitt bildet (Fig. 31) und senk
recht dazu von kreisrunden Wandabschnitten 48 begrenzt
ist (Fig. 32), die sich von innen nach außen bogenförmig
erweitern. Zum Herstellen der runden Wandabschnitte kann
ein blattförmiges Werkzeug verwendet werden, das um die
Längsachse der Austrittskammer 27 dreht. Durch einen der
artig geformten Spalt kann sich der statische Druck radial
in allen Richtung ausbreiten. Das aus der spaltförmigen
Öffnung 28 austretende Fluid folgt der Kontur der Wandung
48, um dabei einen Sprühstrahl 45 abzugeben, wie er in
Fig. 31 und 32 schematisch dargestellt ist. Dieser Strahl
schwingt vor und zurück aufgrund der wechselnden Dreh
bewegungen des Wirbels in der Austrittskammer 27, wie sie
in Verbindung mit Fig. 16 vorstehend beschrieben sind.
Dabei überstreicht der Sprühstrahl eine relativ breitere
etwa rechteckige Fläche einer quer in den Sprühstrahl
gehaltenen Wand. Wird der Austrittspalt tiefer in die Aus
trittskammer 27 eingeschnitten, dann ist der Winkel des
Sprühstrahlfächers in der vertikalen Ebene vergrößert. Ver
schiedene Spaltrandkonturen gestatten es, auf die Art
der Verteilung der Tröpfchen in der vertikalen Ebene
senkrecht zur Kammerebene Einfluß zu nehmen.
Eine noch weitere Austrittskammer 27 ist in Fig. 33 und
34 dargestellt. Hierbei erhält die Austrittskammer 27 ab
wechselnd Fluidimpulse aus den Austrittskanälen 15 und
16 eines nicht dargestellten Oszillators und liefert
einen ebenen, fächerförmigen Sprühstrahl aus einem Aus
trittsspalt in der Gestalt der Austrittsöffnung 28.
Diese spaltförmige Austrittsöffnung 28 ist jedoch im Boden
oder in der Abdeckung der Austrittskammer 27 und nicht
in der periphären stirnseitigen Endwand der Austritts
kammer 27 angeordnet. Auf den aus der Austrittsöffnung 28
austretenden Sprühstrahl lassen sich die gleichen
vektoriellen Betrachtungen nach Fig. 16 anstellen, wobei
beachtlich ist, daß die Austrittsöffnung 28 nach Fig. 32
sich radial zum Wirbel erstreckt. Da die Drehgeschwindig
keit des Wirbels sich über ihren Querschnitt ändert,
ändert sich der tangentiale Geschwindigkeitsvektor V T
entlang der Länge der Austrittsöffnung 28. Dabei wird ein
Sprühstrahl abgegeben, dessen Wellenbild asymmetrisch in
der Ebene der Zeichnung der Fig. 34 ist. Die Asymmetrie
wird dabei größer mit zunehmender Länge der Austritts
öffnung 28.
Eine noch andere Ausbildung einer Austrittskammer 27 ist
in den Fig. 35 und 36 gezeigt. Diese Austrittskammer gibt
entsprechend der Austrittskammer 27 nach den Fig. 31 und
32 einen schwingenden Sprühstrahl ab, der auf einer in
den Sprühstrahl gehaltenen Wand eine relativ breite
Fläche bestreicht. Die Austrittskammer 27 erhält ab
wechselnd Fluidimpulse aus den Austrittskanälen 15 und 16
ähnlich den vorstehend beschriebenen Austrittskammern 27.
Die Austrittskammer 27 ist jedoch in Fig. 35 und 36
zylindrisch ausgebildet, und zwar senkrecht zur Ebene
durch die beiden Austrittskanäle 15, 16. Die Tiefe der
Austrittskammer 27, die aus Fig. 36 ersichtlich ist, ist
wesentlich größer als die Tiefen der vorstehend be
schriebenen Austrittskammern 27. Der Austrittsspalt 28 be
findet sich an der Kammerperipherie und erstreckt sich
parallel zur Zylinderachse der Austrittskammer. Wenn sich
Fluid unter Druck in der Austrittskammer 27 befindet,
strömt es als ein flaches Strömungsgebilde aus der spalt
förmigen Austrittsöffnung 28 ins Freie. Die Strömung er
streckt sich dabei in einer Ebene senkrecht durch die
zylindrische Austrittskammer 27. Die wechselnde Dreh
bewegung des Wirbels in der Austrittskamemr bewirkt, daß
der Sprühstrahl auf und ab oszilliert, entsprechend wie
es im Zusammenhang mit Fig. 16 beschrieben ist. Die Wellen
form besitzt eine gleichförmige Tropfenverteilung über
der Strahltiefe. Die Verteilung der Tropfen über der
Strahlbreite (wie sie in Fig. 35 dargestellt ist) ist
bestimmt durch verschiedene Einflüsse und Faktoren, die
vorstehend im Zusammenhang mit ausgewählten Oszillator
und Austrittskammerkonfigurationen beschrieben sind.
Das Fluidelement 20 aus einem Oszillator 10 und einer
Austrittskammer 27 in Fig. 37 ist charakterisiert durch
seine Asymmetrie bezüglich der Längsmittellinie. Die
Oszillatorkammer 13 erhält einen Strahl aus der Düse 49
am vorderen Austrittsende des U-förmig gestalteten Strömungs
leitteiles 17. Aus der Austrittsöffnung 28 wird ein
Sprühstrahl 45 abgegeben, der an seinen Rändern ungleich
mäßig ist, weil die Fluidimpulse aus dem Austrittskanal
15 länger sind als die Fluidimpulse aus dem Austrittskanal
16. Folglich dreht der Wirbel in der Austrittskammer 27
länger im Uhrzeigersinn als im Gegenuhrzeigersinn, und der
aus der Austrittsöffnung 28 austretende Sprühstrahl 45
ist daher an seiner rechten Begrenzungsflanke in Längs
strahlrichtung dichter oder fluidreicher als an der ent
gegengesetzen linken Begrenzungsflanke des Strahles.
Asymmetrische Ausbildungen des Oszillators 10, der
Austrittskammer 27, des U-förmigen Strömungsleitteiles 17,
der Austrittsöffnung 28 usw. bzw. deren unsymmetrische
Anordnung lassen sich benutzen, um gewünschte asymmetrische
Sprühstrahlbilder zu erhalten.
Die Austrittskammer 27 der Fig. 38 und 39 für einen
zwischen einem engen und einem weiteren Konus schwingenden
Sprühstrahl hat zwei charakteristische Merkmale. Als
erstes ist die Austrittsöffnung 28 als ein im wesentlichen
rundes Loch ausgebildet, das sich im Boden der Austritts
kammer 27 oder in ihrer Abdeckfläche befindet. Die Aus
trittsöffnung 28 liegt im wesentlichen im Kammerzentrum.
Zweitens sind zweite Strömungsteiler 50 und 51 vorhanden,
die die ankommenden Fluidimpulse aufteilen. Der eine
Strömungsteiler 50 teilt die ankommenden Fluidimpulse auf
die Kanäle 52 und 53 auf. Der äußere Kanal 52 erstreckt
sich entlang der Peripherie der Austrittskammer 150 und der
innere Kanal 153 verläuft an der radial inneren Seite des
Teilers 50. Der andere Strömungsteiler 51 teilt die an
kommenden Fluidimpulse zwischen dem äußeren Kanal 54 und
dem inneren Kanal 55 auf. Die Austrittsöffnung 28 besitzt
eine konisch sich nach außen erweiternde Begrenzungswand,
welche einen hohlen, konisch sich erweiternden Sprühstrahl
45 abgibt, der in Abhängigkeit von den wechselnden Dreh
richtungen des Wirbels in der Austrittskammer 27 ab
wechselnd rechts- und linksdrehend ist. Der Sprühwinkel
des konischen Sprühstrahles 45 ändert sich mit der Dreh
geschwindigkeit des Wirbels, d. h. so, wie die Wirbel
geschwindigkeit zwischen Drehrichtungswechseln zunimmt und
wieder abfällt, öffnet und schließt sich der konische
Sprühkegel des Sprühstrahles 45. Trifft der Sprühstrahl
45 auf eine Prallfläche, so bestreicht er im wesentlichen
eine kreisrunde Fläche. Durch die Strömungsteiler 50 und
51 werden dem Wirbel in einer Drehrichtung jeweils zwei
Drehimpulse, d. h. zusammen vier Drehimpulse an vier Stellen
anstatt an zwei Stellen zugeführt, wodurch dem Wirbel
in beiden Drehrichtungen geringere Drehmomente erteilt
werden. Er wird durch die vier Drehimpulse jedoch über der
Austrittsöffnung 28 zentriert, so daß die Symmetrie des
inneren und äußeren gestrichelt dargestellten Sprühstrahl
kegel des Sprühstrahles 45 gewahrt bleibt. Die Merkmale
der Austrittskammern 27 nach den Fig. 38, 39 (vor allem
die Austrittsöffnung 28 und die Strömungsteiler 50, 51)
können auch unabhängig voneinander bei anderen Austritts
kammer 27 benutzt werden, die hier beschrieben sind.
Eine ähnliche Austrittskammer 27 für einen schwingenden
konischen Sprühstrahl zeigen die Fig. 40, 41. Die Aus
trittskammer 28 ist zylindrisch ausgebildet und läuft
außerhalb der Ebene der Austrittskanäle 15, 16 des nicht
gezeigten Oszillators trichterförmig einer zentralen
Austrittsöffnung 28 zu. Der aus der Austrittsöffnung 28 aus
tretende, konisch sich erweiternde Sprühstrahl 45 wechselt
seine Umdrehung, wie der Wirbel in der Austrittskammer
seine Umdrehung ändert. Außerdem ändert der Sprühstrahl 45
seine Konusgestalt zwischen einem gestrichelt darge
stellten äußeren und inneren Konus entsprechend der
maximalen und minimalen Drehbewegung des Wirbels in der
Austrittskammer 27.
Die Fluidelemente 20 nach den Fig. 38, 39 und 40, 41 sind
z. B. für dekorative Springbrunnen oder Wasserspiele,
Körperduschen und Behältersprühdüsen verwendbar.
Die Fig. 42, 43 und 44 zeigen drei verschiedene Fluid
elemente 20. Die Abmessungen der Oszillatorkammern 13 und
der Austrittskammern 27 sind in den drei Ausführungen im
wesentlichen gleichgroß. Die Unterschiede beziehen sich
auf die Größe der Öffnung 14 der Oszillatorkammern 13. Die
Öffnung 14 ist bei dem Oszillator 10 nach Fig. 42 am
kleinsten, während die Öffnung 14 bei dem Oszillator 10
nach Fig. 44 am größten ist. Die mit diesen drei Fluid
elementen 20 erhaltenen unterschiedlichen Wellenformen der
Sprühstrahlen werden von folgenden Merkmalen beeinflußt.
Bei der kleinsten Kammeröffnung 14 nach Fig. 42 ist die
Wellenform des Sprühstrahles sägezahnförmig mit leichten
Abrundungen an den Wellenspitzen. Bei der mittleren Kammer
öffnung 14 nach Fig. 43 ist die Wellenform des Sprühstrahles
an den Wellenspitzen weniger abgerundet oder abgebogen,
wie bei dem Fluidelement nach Fig. 42. Bei der größten
Kammeröffnung 14 nach Fig. 44 werden keine Abrundungen mehr
an den Wellenspitzen des Sprühstrahles im Vergleich zum
Fluidelement 20 nach Fig. 42 beobachtet. Die Wellenform
des Sprühstrahles des Fluidelementes nach Fig. 44 ist drei
eckig und entspricht etwa der Wellenform des Sprühstrahles
45 nach Fig. 20. Dieses dritte Fluidelement weist die
relativ gleichmäßigste Tropfenverteilung über dem Sprüh
strahlquerschnitt auf. Es läßt sich allgemein feststellen,
daß je weiter die Kammeröffnung ist, umso weniger Strömungs
widerstand besteht am Oszillatorausgang und umso größer
ist, elektrisch gesehen, der Filtereffekt in der Austritts
kammer 27.
Die Fig. 45 zeigt ein Fluidelement 20 mit einer Oszillator
kammer 13 und einer Austrittskammer 27. Dieses Fluidelement
20 ist dadurch charakterisiert, daß die Seitenwände 29 und
30 stromauf unmittelbar hinter dem U-förmigen Strömungsleit
teil 17 eine halsartige Verengung 56 bilden, um dann in
die Austrittskammer 27 zu divergieren und dann erneut zur
Austrittsöffnung 28 hin zu konvergieren. Diese Konfiguration
bewirkt eine Strömungsumkehr, so daß Fluid, das entlang
der Seitenwand 29 aus der Oszillatorkammer 13 strömt,
durch die Verengung 56 abgelenkt wird, um entlang
der entgegengesetzten Seitenwand 30 in die Austrittskammer 27
einzuströmen. Die Arbeitsweise des Fluidelementes 20 nach
Fig. 45 ist im Prinzip die gleiche wie die der vorstehend
beschriebenen Fluidelemente 20, außer, daß ein größerer
Drehimpuls auf den Wirbel in der Austrittskammer 27 abge
geben wird, wofür die halsförmige Verengung verantwortlich
ist.
Claims (13)
1. Fluidischer Oszillator zur Erzeugung von fluidischen
Austrittsimpulsen, mit einer Hauptdüse zur Abgabe
eines Fluidstrahles, und einer den Fluidstrahl auf
nehmenden Wechselwirkungskammer, die von Deck- und
Bodenwänden und zwischen diesen sich erstreckenden,
die Strömung leitenden Seitenwänden begrenzt ist,
die zu einer Austrittsöffnung der Wechselwirkungs
kammer geführt sind,
dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenöffnung der
Hauptdüse im wesentlichen von der Austrittsöffnung (14) der
Wechselwirkungskammer (13) weg auf einen
zurückliegenden mittleren Seitenwandabschnitt (19)
der Wechselwirkungskammer (13) weist, an den sich beid
seitig als Strömungsleitflächen ausgebildete Seiten
wandabschnitte anschließen, die an die dem mittleren Seitenwandabschnitt (19) gegenüber
liegende Austrittsöffnung (14) der Wechselwirkungs
kammer (13) vorgeführt sind.
2. Oszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hauptdüse von zwei Kanälen (37, 38) in den
flachen Deck- und Bodenwänden der Wechselwirkungs
kammer (13) gebildet ist (Fig. 7).
3. Oszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Düsenkörper der Hauptdüse (17) die Austritts
öffnung in zwei voneinander getrennte Austritts
kanäle (15, 16) zur wechselweisen Aufnahme der
fluidischen Austrittsimpulse (15′ 16′) unterteilt,
wobei die Austrittskanäle (15, 16) jeweils von seit
lichen Außenwänden des Düsenkörpers und einem mit Ab
stand gegenüberliegenden Seitenwandabschnitt (29, 30)
im Austrittsbereich (14) der Wechselwirkungskammer
(13) gebildet sind (Fig. 4, 5 und 9).
4. Oszillator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hauptdüse (17) von einem U-förmigen Düsen
körper gebildet ist, dessen seitliche Schenkel sich
zwischen flachen Deck- und Bodenwänden (11, 12) der
Wechselwirkungskammer (13) erstrecken, und die An
schlußöffnung (18) zum Anschluß des Fluids an die
Hauptdüse (17) sich in der Bodenwand (11) be
findet (Fig. 4).
5. Oszillator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die seitlichen Außenwände des Düsenkörpers in
Strömungsrichtung der Austrittsimpulse (15′, 16′)
verlängert sind (Fig. 5 und 9).
6. Oszillator nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittsöffnung
der Hauptdüse (17) mit geringem Abstand wenigstens
ein relativ kleiner Wandabschnitt (40, 41) vorge
lagert ist, wobei zwischen dem vorderen Ende der Haupt
düse (17) und dem Wandabschnitt ein Spalt (42, 43)
vorhanden ist, entlang dem innenseitig der Fluidstrahl
in die Wechselwirkungskammer (13) und außenseitig mit den
fluidischen Austrittsimpulsen (15′, 16′)
aus der Wechselwirkungskammer (13) geführt wird (Fig. 27 und 28).
7. Oszillator nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Seitenwand
abschnitt (19) der Wechselwirkungskammer (13) zur
Hauptdüse (17) hin gewölbt ausgebildet ist (Fig. 1).
8. Oszillator nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der eine
Austrittskanal (16) in wenigstens zwei Kanäle (16I,
16II) gabelt (Fig. 30).
9. Oszillator nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Seitenwandabschnitte (29, 30) im
Austrittsbereich (14) der Wechselwirkungskammer (13)
jeweils an das eingangsseitige Ende einer von zwei
einander gegenüberliegenden und in Richtung auf
wenigstens eine weitere Austrittsöffnung (28)
längs gekrümmter Bahnen aufeinander zulaufenden
seitlichen Begrenzungswänden zwischen Deck- und
Bodenwänden einer Austrittskammer (27) zur Abgabe
wenigstens eines Sprühstrahles (45) an die Umgebung
der Austrittskammer (27) unmittelbar angeschlossen
sind, wobei die der weiteren Austrittsöffnung (28)
gegenüberliegende Rückwand (34) des Düsenkörpers der
Hauptdüse (17) zur eingangsseitigen Begrenzung der
Austrittskammer (27) zwischen den eingangsseitigen
Enden der Begrenzungswände der Austrittskammer (27)
angeordnet ist und die beiderseitigen Außenwände
des Düsenkörpers zur Bildung von an die Austritts
kanäle (15, 16) des Oszillators anschließenden Ein
trittskanälen der Austrittskammer (27) zusätzlich
den seitlichen Begrenzungswänden der Austrittskammer
mit Abstand gegenüberliegen (Fig. 5, 16).
10. Oszillator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß sich an die Austrittskanäle (15, 16) Strömungsteiler
(50, 51) in den Eintrittskanälen der Austrittskammer
(27) zur Aufteilung der fluidischen Austrittsimpulse
(15′, 16′) in radial innere und radial äußere An
teile anschließen (Fig. 38 und 9).
11. Oszillator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rückwand (34) des Düsenkörpers eine düsen
artige Öffnung (47) zur Abgabe eines Steuerstrahles
in die Austrittskammer (27) aufweist (Fig. 29).
12. Oszillator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die der Rückwand (34) des Düsenkörpers gegen
überliegende Austrittsöffnung (28) von einem
länglichen Spalt gebildet ist, der durch wenigstens
ein Wandteil (39) in wenigstens zwei Teilöffnungen
(28′, 28″) unterteilt ist (Fig. 17).
13. Oszillator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rückwand (34) des Düsenkörpers und die
seitlichen Begrenzungswände der Austrittskammer (27)
einen im wesentlichen rotationssymmetrischen Raum
bilden, der eine Austrittsöffnung (28) in der Deck-
oder Bodenwand der Austrittskammer (27) aufweist (Fig. 39-41).
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