DE3002887A1

DE3002887A1 - Wirbelroehrenanordnung mit vereisungsschutz und schalldaempfung

Info

Publication number: DE3002887A1
Application number: DE19803002887
Authority: DE
Inventors: Joseph Earl Peter
Original assignee: Vortec Corp
Current assignee: Vortec Corp
Priority date: 1979-06-27
Filing date: 1980-01-28
Publication date: 1981-01-22
Also published as: JPS5948283B2; JPS566011A; GB2052711A; US4333754A; GB2052711B; CA1104360A

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Wirbelröhrenanordnung mit Vereisungsschutz und Schalldämpfung sowie ein Verfahren zum Verhindern der Vereisung eines Schalldämpfers in einer Wirbelröhrenanordnung.

Bei typischen industriellen Anwendungsfällen für Wirbelröhren wird Druckluft als Antriebskraft zugeführt. Diese Druckluft steht üblicherweise unter einem Druck in der Größenordnung von 551,68 χ 1O³ Pa bis 689,6 χ ΙΟ³ Pa Überdruck (80 bis 100 psig). Obgleich diese Luft gefiltert wird, werden keine besonderen Trocknungen vorgenommen. Dies hat zur Folge, daß die in eine solche Wirbelröhre eintretende Druckluft üblicherweise mit Wasserdampf in einer Menge gesättigt wird, die den Sättigungsgrad bei der Temperatur und dem Druck der zugeführten Druckluft entspricht.

In einer derartigen Wirbelröhre wird die Druckluft über Düsen gedrosselt, und der Druck wird im allgemeinen etwa auf Atmosphärendruck abgesenkt. (Zur Erläuterung von Gegenstromwirbelröhren und ihrer Arbeitsweise soll auf die US-PSn 3 173 273, 3 208 229 und 1 952 281 hingewiesen werden). Infolge des Drosselvorgangs dreht sich die Luft sehr schnell und ist speziellen Temperaturänderungswirkungen unterworfen, die die wesentlichen kennzeichnenden Eigenschaften einer Wirbelröhre ausmachen. Üblicherweise wird eine Wirbelröhre für die erzeugte Kaltluft verwendet und bei den meisten Anwendungsfällen tritt etwa 60% der Luft über den Kaltluftauslaß der Wirbelröhre aus. Diese

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Luft, die einem Druckabfall unterworfen wurde, hat eine Temperaturänderung erfahren und verläßt die Wirbelröhre mit sehr niedrigen Temperaturen. Übliche Temperaturen liegen in der Größenordnung von 233 bis 266,5° K (-40 bis -6,5° C oder -40 bis +20° F).

Durch den ersten Vorgang, die Druckabsenkung, besteht die zunehmende Neigung der Luft, Wasserdampf zu bilden und zu halten. Die mit etwa 1OO?o relativer Luftfeuchtigkeit (ein Sättigungszustand) in die Wirbelröhre eintretende Druckluft verläßt die Düsen mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von weniger als 100%. Durch den zweiten Vorgang, die Abkühlung der Luft, ist die Neigung vorhanden, daß die Luft weniger Feuchtigkeit bildet und hält.

Beim großen Teil aller Anwendungsfällen von Wirbelröhren ist der zweite Effekt stärker als der erste. Aus den beiden Vorgängen (Druckabsenkung und anschließende Temperaturabsenkung) ergibt sich deshalb'die Tatsache, daß die Druckluft ihre Fähigkeit verliert, Feuchtigkeit zu halten und zu binden. Aus diesem Grunde kondensiert die Feuchtigkeit bei, nahezu allen üblichen Anwendungsgebieten für Wirbelröhren. Da die Austrittstemperatur der Kaltluft üblicherweise ausreichend niedriger als 273° K (0° C; 32° F) ist, fällt die kondensierte Feuchtigkeit nicht als eine Flüssigkeit, sondern als ein fein verteilter Schnee oder Eis an.

Bei vielen Anwendungsfällenvon Wirbelröhren muß die Kaltluft durch zugeordnete Bauelemente oder Anlagen gehen, bevor sie ihrer Verwendung zugeführt wird. Da insbesondere der von einer Wirbelröhre mit hoher Geschwindigkeit austretende Kaltluftstrom häufig ein rauhes unerwünschtes Geräusch erzeugt, manchmal sogar ein kreischendes oder pfeifendes Geräusch, sind Anstrengungen unternommen worden, um geräuschdämpfende Schalldämpfer vorzusehen, die mit den Kaltluftauslässen der Wirbel-

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röhren verbindbar sind. Die üblichen Auslegungen von Schalldämpfern sind jedoch höchstens teilweise wirksam, und zwar nicht deshalb, daß sie die Geräusche nicht wirksam dämpfen können, sondern weil die Neigung vorhanden ist, daß sie sich mit Eis verstopfen, wodurch der ständige Kaltluftstrom blockiert wird. Wenn beispielsweise ein Glasfaserschalldämpfer in Verbindung mit einer Wirbelröhre eingesetzt wird, die eine Auslaßtemperatur der Kaltluft beträchtlich unter 273° K (O⁰C bzw. 32°F) hat, besteht durch den fein verteilten Eisanteil in der Kaltluft die Gefahr, daß die kleinen Durchgänge in dem dicht gepackten Schalldämpfer blockiert werden und der fein verteilte Eisanteil schließlich zu einer festen Masse gefriert, die den Kaltluftstrom sogar vollständig absperren kann. Obgleich Schalldämpfer mit gerade verlaufenden Durchlässen, von denen einige einspringende Rohrstücke, Umlenkkammern und dergl. haben, weniger zum Vereisen und Verstopfen neigen, sind sie weniger effektiv als dicht gepackte Schalldämpfer hinsichtlich der Geräuschdämpfung. Wenn eine Wirbelröhre ständig oder über einen längeren Zeitraum in Betrieb sein muß, oder wenn der aus der Wirbelröhre austretende Kaltluftanteil im unteren Teil des zuvor angegebenen typischen Bereichs liegt, kann selbst ein mit geraden Durchgängen versehener Schalldämpfer durch gefrierende Feuchtigkeit verstopft werden.

Bei einigen Anwendungsgebieten für Wirbelröhren, wenn eine Vereisung des Schalldämpfers zu erwarten ist, besteht eine Gegenmaßnahme darin, einen zentral angeordneten Lufttrockner vorzusehen, der Feuchtigkeit aus der den Wirbelröhren zugeführten Druckluft, entfernt. Eine derartige Anlage ist jedoch nicht nur hinsichtlich ihrer Gestehungskosten, sondern auch hinsichtlich ihrer Wartung teuer, wodurch einige der Vorteile hinsichtlich der Verwendung von Wirbelröhren als industriell einsetzbare Kühleinrichtungen nahezu völlig verlorengehen. Ein anderer Vorschlag, der insbesondere zur Anwendung bei Anlage ohne zentral angeordnete Trockner für Druckluft bestimmt ist, sieht

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vor, die Luftversorgungsleitungen zu den Wirbelröhren mit Einspritzeinrichtungen für einen Gefrierschutz auszustatten (siehe Cold Air Coolant Systems, S. 4, 1976, Vortec Corporation.) Ein Gefrierschutzmittel, wie z.B. Äthylenglykol, wird in den Luftstrom eingespritzt, um einen Nebel aus Gefrierschutz zu erzeugen. Auch wenn ein solcher Nebel wirksam die Vereisung der mit dem Schalldämpfer ausgestatteten Wirbelröhren verhindert, wird durch die zusätzliche Anordnung eine Einspritzeinrichtung für das Gefrierschutzmittel eine zusätzliche Komplizierung der Anlage erreicht, und insbesondere ist diese Lösung dann nicht verwendbar, wenn selbst Spuren des Gefrierschutzmittels auf dem Erzeugnis nicht in Kauf genommen werden können.

Die Erfindung hat zum Ziel, eine Wirbelröhrenanordnung zu schaffen, die eine Geräuschdämpfungseinrichtung oder einen Schalldämpfer am Kaltluftauslaß besitzt und gleichzeitig weder einen Lufttrockner noch eine Einspritzeinrichtung für einen Gefrierschutznebel erforderlich macht, um eine Vereisung des Schalldämpfers zu verhindern. Speziell soll die Auslegung nach der Erfindung in diesem Zusammenhang so vorgenommen werden, daß die Schwierigkeiten im Zusammenhang mit der Vereisung auf einfache, kompakte, relativ billige und insbesondere wartungsfreie Art und Weise überwunden werden.

Die Wirbelröhrenanordnung nach der Erfindung zeichnet sich zusammengefaßt dadurch aus, daß eine Wirbelröhre mit einem Generatorkörper vorgesehen ist, der einen Drucklufteinlaß und einen Heißluftauslaß und einen diesem gegenüberliegenden KaItluftauslaß hat, und daß ein Schalldämpfer an dem Kaltlufteinlaß angeordnet ist, um das Geräusch der über den Auslaß mit hoher Geschwindigkeit ausgegebenen Kaltluft zu dämpfen. Die Wirbelröhrenanordnung umfaßt auch eine Heißluftübertragungseinrichtung, die mit dem Heißluftauslaß in Verbindung steht, um wenigstens einen Teil der· Heißluft in eine Umkehr- bzw. eine

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Gegenrichtung zu dem Schalldämpfer zu lenken, und die Übertragungseinrichtung steht in Wärmeaustauschverbindung mit dem Schalldämpfer, um eine Vereisung zu verhindern, die sonst auftreten würde und die Durchgänge des Schalldämpfers verstopfen würde. Die Erfindung befaßt sich nicht nur mit der Auslegung einer ¥irbelröhrenanordnung, sondern auch mit einem Verfahren zum Betreiben einer derartigen Anordnung.

Bei einer Auslegungsform der Wirbelröhrenanordnung weist die Heißluftübertragungseinrichtung ein wärmeleitendes rohrförmiges Gehäuse auf, das sich um die. Wirbelröhre erstreckt und in den Außenmantel des Schalldämpfers übergeht. Ein oder mehrere Auslaßöffnungen sind in der Wand des Gehäuses ausgebildet, um Heißluft auszuleiten. Bei einer anderen Ausführungsform der Wirbelröhrenanordnung erstreckt sich das Gehäuse um die Seiten des Schalldämpfers und begrenzt dazwischen einen Ringraum, über den Heißluft in Berührung mit den Seiten des Schalldämpfers gebracht wird, bevor diese Heißluft über zugeordnete Auslaßeinrich-tungen austritt. Bei beiden Ausführungsformen wird die über den Heißluftauslaß der Wirbelröhre ausgegebene Heißluft umgelenkt und dann unter Bildung einer Wärmeaustauschverbindung zu dem Schalldämpfer gelenkt, und zwar derart, daß wirk-. sam eine Vereisung des Schalldämpfers verhindert wird, ohne daß der Schalldämpfer übermäßig erwärmt wird.

Ein bevorzugter Gedanke der Erfindung liegt in einer Wirbelröhrenanordnung mit einem Schalldämpfer am Kaltluftauslaß, der das von der über den Auslaß austretenden Kaltluft erzeugte Geräusch dämpft, wobei der Schalldämpfer in beschränktem Maße erwärmt wird, um ihn hierdurch vor Vereisung zu schützen, indem Luft vom Heißluftauslaß unter Bildung einer Wärmeaustauschverbindung mit Hilfe des Schalldämpfers zu diesem gelenkt wird.

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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Kühleinrich

tung, die eine als Vereisungsschutz dienende Wirbelröhrenanordnung nach der Erfindung umfaßt,

Fig. 2 eine Vorderansicht der Einrichtung,

Fig. 3 eine Längsschnittansicht zur Verdeutr-.

lichung der Einzelheiten der Wirbelröhrenanordnung, und

Fig. 4 eine Längsschnittansicht einer alter-

. nativen Ausführungsform der Wirbelröhrenanordnung.

In der Zeichnung ist allgemein mit 10 eine Einrichtung bezeichnet, die eine Wirbelröhrenanordnung 11 aufweist, die auf einem Gestell 12 abgestützt ist. Das Gestell hat einen Grundabschnitt 13, der dazu bestimmt ist, auf einer Tragfläche, wie z.B. einem Metallbett oder einem Tisch, einer Bohrmaschine, einer Schleifmaschine oder einer Fräsmaschine, aufzuliegen, und dieser Basisabschnitt 13 ist mit Magneten 14 versehen, denen die Aufgabe zukommt, die Einrichtung in einer gewünschten eingestellten Lage zu halten. Das Gestell umfaßt auch eine aufrechtstehende Stütze 15» deren unteres Ende fest mit dem Basisabschnitt verbunden ist, und eine Verbindungseinrichtung 60 und eine Druckmeßeinrichtung 17 sind so daran angebracht, daß sich die Verbindungseinrichtung 16 um ihre horizontale Achse derart drehen kann, daß die Wirbelröhrenanordnung 11 inner-

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halb eines großen Bereichs von vielen Winkelstellungen in irgendeine gewünschte Stellung geschwenkt v/erden kann. Insbesondere umfaßt die zylindrische Verbindungseinrichtung 16 ein mit Innen- und Außengewinde versehenen Schaft i6a, der eine Öffnung in der Stütze 15 durchzieht und der von einem mit Innengewinde versehenen Haltering 18 auf der gegenüberliegenden Seite der Spitze aufgenommen wird. Durch Lösen und anschliessendes nochmaliges Anziehen des Rings kann der Winkel der Wirbelröhrenanordnung eingestellt werden, und die Röhre kann in der eingestellten Lage festgelegt werden. Ein rohrförmiger Halsabschnitt 17a der Meßeinrichtung ist mittels einer Gewindeverbindung in dem Schaft 16a aufgenommen und steht in Strömungsverbindung mit der Verbindungseinrichtung 16.

Die Leitung 19 steht in Verbindung mit einer Quelle 20 für Druckluft oder ein anderes unter Druck stehendes Gas und ist mittels einer Mutter 21 an einem zweiten, mit Gewinde versehenen axialen Schaft 16b der Verbindungseinrichtung 16 angebracht. Der Druck der Druckluft wird von der Meßeinrichtung 17 erfaßt. Bei Betriebsanlagen liegt der Druck üblicherweise im allgemeinen innerhalb des Bereiches von etwa 551,68 χ 1CrPa bis 857,52 χ 1O³ Pa Überdruck (80 bis 120 psig).

Die Wirbelröhrenanordnung 11 umfaßt eine im allgemeinen zylindrisches Gehäuse 22 mit einem Einlaßansatz 23, der an der Unterseite vorsteht. Der Einlaßansatz 23 ist fest mit der Verbindungseinrichtung 16 verbunden und steht von dieser radial ab, wie dies insbesondere in Fig. 2 gezeigt ist. Der Einlaßansatz steht an seinem oberen Ende mit einer Wirbelröhre 24 in Verbindung, die innerhalb des Gehäuses 22 angeordnet ist. Die Wirbelröhre kann hinsichtlich ihrer Auslegung gänzlich üblich sein und umfaßt einen zylindrischen Generatorkörper 24a, einen rohrförmigen Heißluftauslaß . 24b, der koaxial zu dem Körper angeordnet ist und von einem Ende desselben übersteht, und einen rohrförmigen Kaltluftauslaß 24c, der ebenfalls koaxial zum

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Körper angeordnet ist und von seinem gegenüberliegenden Ende übersteht. An dieser Stelle kann auf die eingangs genannten Patentschriften Bezug genommen werden, die nähere Einzelheiten hinsichtlich des Aufbaus und der Arbeitsweise der Wirbelröhre 24 enthalten. Zur Erläuterung der Erfindung dürfte es ausreichen zu erwähnen, daß die Wirbelröhre 24 arbeitet, um einen Druckluftstrom (oder einen anderen Gasstrom), der in den Körper der Röhre über den Einlaß 23 eintritt, in Heißluft- und Kaltluftanteile aufzuteilen. Der Heißluftanteil wird axial von dem freien Ende des Auslaßrohrs 24b und der Kaltluftanteil von dem freien Ende des Auslaßrohres 24c ausgegeben. Bei der Bestimmung der relativen Abmessungen der einzelnen Bauteile können.die Verhältnisse der jeweiligen Anteile und die maximalen/minimalen Temperaturen dieser Anteile erforderlichenfalls variiert werden.

Ein Schalldämpfer 25 steht in Verbindung mit dem Kaltluftauslaß 24c der Wirbelröhre, wie dies deutlich in Fig. 3 gezeigt ist. Bei der dargestellten Ausführungsform bildet der äußere Mantel des Schalldämpfers ein einstückiges Bauteil des zylindrischen Rohrs 22. Eine Schalldämpferkammer 26 enthält eine wärmeleitende Metallhülse 27, die in den zylindrischen Generatorkörper 24a ragt, um die Bauteile in zusammengebauten Zustand in der dargestellten Zuordnung zu halten. Ein federnd nachgiebiger Dichtungsring 28 verhindert, daß Druckluft aus dem Generatorkörper austritt, während ein Ring 29 eine Dichtung in Verbindung mit der Innenfläche des rohrförmigen Gehäuses bildet, um die Schalldämpferkammer 26 zu isolieren.

Irgendeine geeignete Ablenkeinrichtung oder Dichtung kann in der Schalldämpferkammer angeordnet werden, um das Geräusch der mit hoher Geschwindigkeit aus dem Auslaß 24c austretenden Kaltluft zu dämpfen und zu unterdrücken. Bei der dargestellten Ausführungsform ist ein Paar axial im Abstand angeordneter Rohre 30 und 31 fluchtgerecht mit dem Auslaßrohr 24c ange-

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ordnet. Kreisringförmige Ablenkeinrichtungen 32,33 und 34 sind ebenfalls in einem axialen Abstand zueinander in der Kammer angeordnet, wobei die Ablenkeinrichtung 34 sowohl als eine abschlußseitige Wand für das Gehäuse als auch als eine Stütze für die rohrförmige Auslaßdüse 31 dienen kann.

Die Kammer 26 kann auch eine Dichtung oder Auskleidung 35 aus porösem wärmeleitendem Material aufweisen. Ein Metallgitter, das in eine zylindrische Gestalt gebracht worden ist, ist beispielsweise in Fig. 3 gezeigt. Es können jedoch auch andere poröse wärmeleitende Materialien, wie z.B. Metallspäne oder poröse gesinterte Metallelemente verwendet werden. Das in Fig. 3 gezeigte Ausführungsbeispiel hat sich als wirksam erwiesen, wenn man Geräusche beträchtlich mindern will, die in Verbindung mit dem Austritt der Kaltluft aus der Wirbelröhre 24 auftreten. Es ist jedoch zu bemerken, daß eine größere oder geringere Anzahl von Ablenkeinrichtungen durch einspringende Rohrstücke vorgesehen werden kann, und daß die Dichtung v/eggelassen oder für Ablenkeinrichtungen und einspringende Rohrstücke ersatzweise verwendet werden kann. All dies hängt von dem erforderlichen oder gewünschten Anwendungsfall ab.

Das rohrförmige Gehäuse 22 ist an seinem gegenüberliegenden ■Ende mit einer abschlußseitigen Endwand 36 versehen, die von dem freien Ende des Heißluftauslaßrohres 24b axial in einem Abstand liegt. Es ist auch darauf hinzuweisen, daß der Innendurchmesser des Gehäuses 22 im wesentlichen größer als der Durchmesser der Wirbelröhre 24 ist, und daß eine ringförmige Dichtung 37 den Raum zwischen dem Heißluftauslaßrohr 24b und der Innenfläche des Gehäuses ausfüllt, um das von der über den Heißluftauslaß austretenden lufterzeugte Geräusch zu dämpfen. Die Dichtung kann, wie gezeigt, ein offenzelliger Schaum oder eine Masse aus natürlichen oder synthetischen Fasern sein. Die Dichtung kann ebenfalls durch geräuschmindernde Ablenkeinrichtungen ergänzt .oder sogar, ersetzt" werden, die ähnlich wie die

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Ablenkeinrichtungen 32 bis 34 in der Dämpfungskammer 26 ausgelegt sind.

Die endseitige Abschlußwand 36 dient als eine Umlenkeinrichtung, um die Strömungsrichtung der Heißluft umzukehren, die über das Auslaßrohr 24b austritt. Diese Umlenkfunktion kann durch irgendein geeignetes Umlenkelement verstärkt werden, das entweder an der abschlußseitigen Endwand (siehe Fig. 4) angebracht oder in dem freien Ende des Heißluftauslaßrohrs angeordnet ist (siehe Umlenkelement 37 in Fig. 3). Die in Gegenrichtungen umgelenkten Heißluftströme, deren Strömungsrichtung mit den Pfeilen 38 angedeutet ist, überstreichen den Generatorkörper 24a, treffen auf die Hülse 27 des Schalldämpfers auf und treten über die Auslaßöffnungen 39 an dem Gehäuse seitlich aus.

Die Auslaßöffnungen sind in der Nähe des Kaltluftauslasses 24c der Wirbelröhre 24 angeordnet. Die Auslaßöffnungen in der Wand des Gehäuses, die innerhalb deraxialaiGrenzabmessungen .des Auslaßrohrs 24c oder stromab des freien Endes des Auslaßrohres 24c in einem Abstand liegen (die Hülse 27 braucht nicht notwendigerweise beim letztgenannten Anwendungsfall verlängert zu sein) hängt hauptsächlich von der Wärmemenge ab, die man benötigt, um wirksam eine Vereisung des Schalldämpfers zu verhindern, so daß sich dieser nicht verstopfen kann. Die Wärmeleitfähigkeit des Gehäuses bildet ebenfalls eine wesentliche Einflußgröße. Wenn das Gehäuse aus Aluminium oder einem-anderen stark wärmeleitenden Metall besteht, hat es sich herausgestellt, daß eine wie in Fig. 3 gezeigte Anordnung der Aus-, laßöffnungen 39 ausreicht, um den Schalldämpfer so aufzuwärmen, daß eine Vereisung verhindert wird und gleichzeitig keine übermäßige Erwärmung des Schalldämpfers auftritt, wobei sonst die Kühlleistung der Wirbelröhrenanordnung unnötigerweise herabgesetzt würde. . -

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Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform sind vier Auslaß-Öffnungen 39 im Gehäuse 22 vorgesehen, jedoch kann eine größere oder kleinere Anzahl vorgesehen sein, wenn erforderlich. Obgleich die abschlußseitige Endwand 36 bei der dargestellten Ausführungsform als ununterbrochen dargestellt ist, um die gesamte über das Auslaßrohr 24b ausgegebene Heißluft umzulenken und wieder zurückzulenken, ist es selbstverständlich bei einigen Anwendungsfällen möglich, daß die Wand 36 mit einem Heißluftauslaß oder einigen ähnlichen Einrichtungen versehen sein kann, um einen Teil der Heißluft auszuleiten oder einem anderen Verwendungszweck zuzuführen, wobei bei diesem Anwendungsfall dann nur ein Anteil der von dem Auslaßrohr 24b ausgegebenen Heißluft dem lieg der Pfeile 38 folgt.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß das Gehäuse 22 und die abschlußseitige Endwand 36 teilweise als eine Übertragungseinrichtung wirken, die wenigstens einen Teil der -über den Heißluftauslaß der Wirbelröhre ausgegebenen Heißluft in eine Gegenrichtung zu dem Kaltluftauslaß der Röhre umlenkt und überträgt, wobei diese Übertragungseinrichtung in Wärmeaustauschverbindung mit dem Schalldämpfer tritt, um den Schalldämpfer weitgehend minimal aufzuwärmen, d.h. soweit aufzuwärmen, daß eine Vereisung desselben selbst bei ständigem Betrieb wirksam verhindert wird.

In Fig. 4 ist eine abgewandelte Ausführungsform gezeigt. Der hauptsächliche Unterschied liegt darin, daß die zylindrische Wand 25' des Schalldämpfers anstelle eines Teils des rohrförmigen Gehäuses 22' als ein gesondertes Bauelement ausgelegt ist. Die Auslaßöffnungen 39* sind in der Wand des Gehäuses 22 in der Nähe der abschlußseitigen Endwand 34' des Gehäuses in ausreichender Entfernung von dem freien Ende des Kaltluftauslasses 24c¹ der Wirbelröhre 24' ausgebildet. Hieraus ergibt sich, daß die wie mit den Pfeilen 38' angedeutete zurückgelenkte Heißluft längs eines wesentlichen Teils der Längserstreckung

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der Wand 25' des inneren Schalldämpfers strömt. Da es erwünscht ist, den Schalldämpfer nur soweit aufzuwärmen, um eine Vereisung zu verhindern, ist die in Fig. 4 gezeigte Auslegung insbesondere dann von Vorteil, wenn die Auslegung des Schalldämpfers, die zur Herstellung der Anordnung verwendeten Materialien und/oder die extrem niedrigen Temperaturen der über den Kaltluftauslaß der Wirbelröhre ausgegebenen Luft es erforderlich macht , daß die Heißluft mit einem relativ großen Flächenbereich der Oberfläche des Schalldämpfers in Berührung kommt.

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-WS-

Leerseite

Claims

PATENTANWÄLTE A. GRL'NECKER

H. KINKELDEY

DR-ING.

3002887 W. STOCKMAlR

AeHlCALTECHl

K. SCHUMANN

DR RER NAT OPL-PHYS

P. H. JAKOB

OCPU-INQ

G. BEZOLD

Dft RER NAT -

a MÜNCHEN 2Q

MAXIMILIANSTRaSSE 43

28. Jan. 1980 PH 14 618

Vortec Corporation

10125 Carver Road, Cincinnati, OMo 45242, USA

Wirbelröhrenanordnung mit Vereisungsschutz und Schalldämpfung

PATENTANSPRÜCHE

Wirbelröhrenanordnung mit Vereisungsschutz und Schalldämpfung,

gekennzeichnet durch eine Wirbelröhre (24,24')» die einen Generatorkörper (24a) aufweist, der mit einem Drucklufteinlaß (23) versehen ist und koaxial und in Gegenrichtung weisende rohrförmige Auslässe (24b,24c;24c·) für Heißluft und Kaltluft jeweils hat,

einen Schalldämpfer (25) in der Nähe des Kaltluftauslasses (24cj24c^!)» der von der mit hoher Geschwindigkeit aus dem Kaltluftauslaß (24c,24c^f) ausgegebenen Kaltluft erzeugte Geräusche mindert, ^; - 03.0064/0.559- —. .'.."----■ --· ·'■. J

TeuEFON (OSO) 02 28O2 TELHX 08-30380 < TCLEQRAMME MONAPAT TELCKOPIEREF»

eine Heißluftübertragungseinrichtung (22,36;22^f,25')» die mit dem Heißlufteinlaß (24b) in Verbindung steht und wenigstens einen Teil der über den Heißluftauslaß (27b) ausgegebenen Heißluft in Umkehrung der Strömungsrichtung zu dem Schalldämpfer (25) leitet,und die in Wärmeaustauschverbindung bezüglich des Schalldämpfers (25) tritt, um den Schalldämpfer (25) mit der Heißluft aufzuwärmen, damit während des Arbeitens der Wirbelröhre eine Vereisung des Schalldämpfers verhindert wird.
2. Wirbelröhrenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalldämpfer (25) koaxial bezüglich des rohrförmigen Kaltluftauslasses (24c,24c') angeordnet ist.
3. Wirbelröhrenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalldämpfer (25) eine Vielzahl von im Abstand angeordneter, einspringender Rohrstücke (30,31) umfaßt, die koaxial zu dem Kaltluftauslaß (24c,24c^f) angeordnet sind.
4. Wirbelröhrenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungseinrichtung ein rohrförmiges Gehäuse (22,22') umfaßt, das sich um die Wirbelröhre (24,24«) erstreckt, daß das Gehäuse (22,22^f) eine abSchlußseitige Endwand (36) hat, die axial im Abstand von dem Heißluftauslaß (24b) von diesem entfernt angeordnet ist, um die Strömungsrichtung der über den Heißluftauslaß (24b) ausgegebenen Heißluft umzukehren, und daß das rohrförmige Gehäuse (22) im Innern Querschnittsabmessungen hat, die größer als die äußeren Querschnittsabmessungen der Wirbelröhre (24,24·) sind, um einen'.in Längsrichtung verlaufenden Durchgang für den umgelenkten Heißluftstrom

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zu bilden, mit dem dieser auf den Schalldämpfer (25) gerichtet wird.
5. Wirbelröhrenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgang im Querschnitt ringförmig ist.
6. Wirbelröhrenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine schalldämpfende Einrichtung (32,33*34) in dem Durchgang angeordnet ist, um das von dem über den Heißluftauslaß (24b) mit hoher Geschwindigkeit austretenden Luft erzeugten Geräusch zu dämpfen.
7. Wirbelröhrenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die geräuschdämpfende Einrichtung ein poröses Dichtungs- bzw. Filmmaterial (37) aufweist, das in dem Durchgang angeordnet ist.
8. Wirbelröhrenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, insbesondere nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (22,22') einen Abschnitt hat, der sich in Achsrichtung über den Kaltluftauslaß (24c,24c¹) hinaus erstreckt, um eine Kammer (26) zu bilden, die an einer äbschlußseitigen Endwand (36) mit einer rohrförmigen Düse (31) endet, die zum Ausleiten von Kaltluft bestimmt ist, und daß der Schalldämpfer (25) geräuschdämpfende Elemente (32,33,34) umfaßt, die in dieser Kammer (26) zwischen dem Kaltluftauslaß (24c,24c¹) der Wirbelröhre (24,24·) und der Düse (31) angeordnet sind.
9· Wirbelröhrenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,

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daß der Abschnitt des Gehäuses (22,22')» der sich axial über den Kaltluftauslaß (24c,24c¹) hinaus erstreckt, eine äußere hohle Wand für den Schalldämpfer 25 bildet.
10. Wirbelröhrenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Schalldämpfer (25) eine rohrförmige Außenwand hat, die koaxial zu dem Kaltluftauslaß (24c,24c¹) angeordnet ist und in Achsrichtung über diesen übersteht, und daß sich der rohrförmige Abschnitt des Gehäuses (22,22·) um die Wand des Schalldämpfers (25) erstreckt, um einen Ringraum dazwischen zu bilden. /
11. Wirbelröhrenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, insbesondere nach Anspruch 9 oder 10," _t dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (22,22') wenigstens mit einer seitlich angeordneten Auslaßöffnung (39) versehen ist, die zwischen dem Generatorkörper (24a) und der Düse (31) angeordnet ist, die zum Ausleiten der Heißluft dient.
12. Wirbelröhrenanordnung nach einem der Ansprüche i bis 11, insbesondere nach einem der Ansprüche 8,9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (22,22·) aus wärmeleitendem Material hergestellt ist.
13. Wirbelröhrenanordnung mit Vereisungsschutz und Schalldämpfung,

gekennzeichnet durch eine Wirbelröhre (24,24·), die einen im allgemeinen zylindrischen Generatorkörper (24a) hat, der mit einem Drucklufteinlaß (23) versehen ist, sowie ferner ein Heißluftauslaßrohr (24b), das von einem Ende des Körpers (24a) übersteht und ein Kaltluftauslaßrohr (24c,24c^f) hat, das

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koaxial zu dem Heißluftauslaßrohr (24b) angeordnet ist und von dem gegenüberliegenden Ende des Körpers (24a) vorsteht,

ein wärmeleitendes, rohrförmiges Gehäuse (22,22·)» äas um die Wirbelröhre (24,24·) angeordnet ist und sich in Achsrichtung über das Kaltluftauslaßrohr (24c,24c¹) hinaus erstreckt, um eine Kammer (26) zu bilden, die in einer Auslaßdüse (31) endet,

eine geräuschdämmende Einrichtung (25,32,33*34), die in der Kammer (26) angeordnet ist, um das Geräusch zu mindern, das von der Kaltluft erzeugt wird, die mit hoher Geschwindigkeit aus dem Kaltluftauslaßrohr (24c,24c¹) austritt, und

Umlenkeinrichtungen (36), die die über das Heißluftauslaßrohr (24b) ausgeleitete Heißluft zu der Kammer (26) zurücklenken, wobei das Gehäuse (22,22·) eine Heißluftauslaßöffnung (39) hat, das in seiner Wand zv/ischen dem Generatorkörper (24a) und der Düse (31) ausgebildet ist, die zur Ausleitung der Heißluft aus der Anordnung (11) bestimmt ist.
14. Wirbelröhrenanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die geräuschdämpfende Einrichtung geräuschmindernde Elemente (32-34) umfaßt, die in der Kammer (26) angeordnet sind, wobei die Kammer eine Schalldämpferkammer (26) in dem Gehäuse (22,22·) bildet.
15. Wirbelröhrenanordnung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die geräuschdämpfende Einrichtung einen Schalldämpfer (25) aufweist, der in der Kammer (26) angeordnet ist und mit.dem Kaltluftauslaßrohr (24c,24c¹) und der Düse (31) in Verbindung steht, und daß der Schalldämpfer (25) eine Rohrwand hat, die Außenabmessungen besitzt, die klei-

it- · . · I

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ner als die Innenabmessungen der Gehäuses (22,22') sind, um zwischen diesen beiden Bauteilen einen Ringraum zu begrenzen.
16. Wirbelröhrenanordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 15» dadurch gekennzeichnet, daß die geräuschdämpfende Einrichtung (37) in dem Gehäuse (22,22·) um das Heißluftauslaßrohr (24b) angeordnet ist, um das Geräusch zu dämpfen, das von der Heißluft erzeugt wird, die mit hoher Geschwindigkeit aus dem Rohr (24b) austritt.
17. Verfahren zum Verhindern der Vereisung¹ eines Schalldämpfers, der in einem Kaltluftauslaß einer Wirbelröhre ange-

- ordnet ist und die Aufgabe hat, das Geräusch zu dämpfen, das von der Kaltluft erzeugt wird, die mit hoher Geschwindigkeit aus dem Kaltluftauslaß austritt, wobei die Wirbelröhre ebenfalls einen Heißluftauslaß hat, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Heißluftauslaß der Wirbelröhre ausgegebene Heißluft umgelenkt und die umgelenkte Heißluft unter Bildung einer Wärmeaustauschverbindung zu dem Schalldämpfer gelenkt wird, um denselben vor Vereisung zu schützen.

030064/0559