DE3639893A1 - Wirbelrohr - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Wirbelrohr.

Wirbelrohre an sich sind bekannt. Bei ihnen wird tangen­ tial ein unter Druck stehendes Gas, insbesondere Luft, eingeblasen, das sich wirbelförmig nach beiden Seiten des Rohres aufteilt und durch Blenden an den Rohrenden austritt. Im Wirbelrohr bildet sich dabei zentral im Wirbel eine axiale Strömung aus. Der Wärmeinhalt des Gases ändert sich entsprechend dessen Aufteilung im Wirbelrohr, so daß an dem einem Ende des Wirbelrohres heißes Gas und an dem anderen Ende des Wirbelrohres kaltes Gas austritt. Von Nachteil ist hierbei, daß eine Anpassung des Wirbelrohres an die jeweils vorgegebenen Randbedingungen nur empirisch möglich ist, was sich in der Praxis als außerordentlich umständlich und aufwendig erwiesen hat.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Wirbelrohr zu schaffen, daß einfach an die jeweiligen Einbaubedin­ gungen angepaßt werden kann, so daß eine Optimierung des Wirbelrohrs für den jeweiligen Betriebszustand erzielt wird.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe durch ein Zentralrohr, an dessen einem Endabschnitt ein mit dem Zentralrohr lösbar verbindbarer Wirbelkammerblock mit Einlaßkanal und Eintrittsdüse lösbar befestigt und in dessen anderem Endabschnitt ein koaxial zur Mittelachse des Zentralrohrs verschiebbarer Ventilkörper mit ein­ stellbarem Drosselelement angeordnet ist.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben und nachstehend anhand der in der Zeichnungen schematisch dargestellten Wirbelrohre näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Ausführungsform eines einstellbaren Wirbelrohres in einer Seitenansicht

Fig. 2 eine weitere Ausführung eines einstellbaren Wirbelrohrs in einer Seitenansicht im Ausschnitt

Fig. 3 ein Zylindersegment des Wirbelkammerblocks mit Eintrittsdüsen in einer Queransicht.

Das einstellbare Wirbelrohr 30 nach Fig. 1 besteht aus einem Zentralrohr 16, an dessen Endabschnitten 27, 28 jeweils ein Flansch 33, 40 ausgebildet ist. An dem Flansch 33 ist ein Wirbelkammerblock 1 angeordnet, der mittels einer Kopfplatte 5 sowie Schraubverbindungen 32 mit dem Flansch 33 verbunden ist. In dem Zentralrohr 16 ist ferner ein Ventilkörper 7 angeordnet, der koaxial zur Mittelachse 29 des Zentralrohrs verschieblich ist. Die Einstellung des Ventilkörpers 7 erfolgt mittels eines Führungsrohrs 12 sowie einer Stellstange 11.

Der Ventilkammerblock 1 ist als scheibenförmiges Zylin­ dersegment ausgebildet, an dem radial der Einlaßkanal 15 angeordnet ist. Dieser ist mit eine Ringkammer 2 verbunden, an die mindestens eine tangential in die Wirbelkammer 4 gerichtete Eintrittsdüse 3 angeschlossen ist. Vorteilhaft ist es, die Eintrittsdüsen 3 als halb­ kreisförmige Nuten auszubilden. Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform des einstellbaren Wirbel­ rohrs 30 ist die Eintrittsdüse 3 als in der Anschlag­ fläche 25 des Wirbelkammerblocks 1 angeordnete nuten­ förmige Ausnehmung ausgebildet. Die Ringkammer 2 ist ebenfalls in der Anschlagfläche 25 als nutenförmige Ausnehmung ausgebildet. Die Eintrittsdüse 3 sowie die Ringkammer 2 sind mittels der Kopfplatte 5 abgedeckt. Zur Lagefixierung der Kopfplatte 5 und des Wirbelkammer­ blocks 1 an dem Flansch 33 sind in den Anschlagflächen 24, 25 des Wirbelkammerblocks 1 Nuten 21, 22 ausgebil­ det, in die Stege 20, 19 der Kopfplatte 5 und des Flansches 33 eingeführt sind. Der Steg 20 ist auf der Anlagefläche 23 der Kopfplatte 5 und der Steg 19 ist an der Anlagefläche 26 des Flansches 33 ausgebildet. Die Stege 20, 21 liegen auf in den Nuten 21, 22 gelagerten Dichtungsringen 17, 18 an.

In der Kopfplatte 5 ist koaxial zur Mittelachse 29 des Zentralrohrs 16 eine Durchbrechung 6 ausgebildet. Diese weist einen sich von der Wirbelkammer 4 zur Außenfläche 34 der Kopfplatte 5 erweiternden Querschnitt auf. Die Durchbrechung 6 wirkt als Drosselelement.

Der Ventilkörper 7 ist als an der Innenwandung 35 des Zentralrohres 16 gleitbare Zylinderbuchse ausgebildet. An dem der Wirbelkammer 4 zugewandten Endabschnitt 36 des Ventilkörpers 7 ist eine kegelförmige Erweiterung 35 vorgesehen, in deren Bereich mittels eines koaxial zur Mittelachse 29 verschieblichen Ventilkegels 8 ein Ring­ spalt 9 ausgebildet ist. Dessen Breite ist abhängig von der jeweiligen Stellung des Ventilkegels 8.

An dem Ventilkegel 8 ist eine Stellstange 37 ausgebil­ det, die mit einem Stellrohr 11 verbunden ist. Die Verbindung kann mittels Schraub- oder Lötverbindungen erfolgen. In dem Ventilkegel 8 und der Stellstange 37 ist eine bis zum Stellrohr 11 geführte Durchbrechung 14 ausgebildet. Durch das Stellrohr 11 und die Durchbre­ chung 14 können Meßgeräte geführt werden, mit denen z. B. Temperatur und Druck in der Wirbelkammer 4 ermittelt werden können. Auf dem Außenmantel des Stellrohres 11 sind radial Führungsstege 10 vorgesehen, mittels derer die Stellstange 37 bzw. das Stellrohr 11 an der Innen­ wand 38 des Ventilkörpers 7 gleitbar geführt sind.

Der Ventilkörper 7 ist mittels einer Gewindeverbindung 39 mit dem Führungsrohr 12 verbunden, in dem außerhalb des Zentralrohres 16 Durchbrechungen 13 vorgesehen sind. An dem Endabschnitt 42 des Führungsrohres 12 ist ein Flansch 41 ausgebildet, der mittels Schraubverbindungen 43 in einem einstellbaren Abstand von dem Flansch 40 mit diesem verbindbar ist.

Um die axiale Einstellung des Ventilkörpers 7 sowie des Ventilkegels 8 optimal durchführen zu können, ist es auch möglich, in dem Stellrohr 11 und der Durchbrechung 14 Meßleitungen anzuordnen, die aus dem freien Endabschnitt 45 des Stellrohres 12 herausgeführt sind. Mittels der über die Meßleitungen gewonnen Meßwerte kann sowohl der Ventilkörper 7 in dem Zentralrohr 16 wie auch der Ven­ tilkegel 8 innerhalb der kegelförmigen Erweiterung 35 verschoben werden. Um hierzu eine Feineinstellung durch­ führen zu können, ist das Stellrohr 11 in dem Flansch 41 in einem Führungsgewinde 46 geführt. An dem freiem Endabschnitt 45 des Stellrohrs 12 kann eine nicht näher dargestellte Handhabe befestigt werden.

In Fig. 2 ist ein weiteres einstellbares Wirbelrohr 57 dargestellt, dessen Wirbelkammerblock 50 geteilt ausge­ bildet ist. Der Wirbelkammerblock 50 besteht aus einem äußeren kreisringförmigen Zylindersegment 47 mit mindes­ tens einem Einlaßkanal 15, das unter Ausbildung der Ringkammer 2 auf einem inneren kreisringförmigen Zylin­ dersegment 48 gelagert ist. In der Stirnfläche 49 des Zylindersegments 48 sind zwei spiralig gekrümmte Nuten 51 als Eintrittsdüsen 3 ausgebildet (Fig. 3). Zur Aus­ bildung der Ringkammer 2 ist in der Innenfläche 52 des äußeren Zylindersegments 47 eine umlaufende Ausnehmung 54 ausgebildet, die mit dem Einlaßkanal 15 verbunden ist. In der Außenfläche 53 des inneren Zylindersegments 48 ist eine umlaufende Ausnehmung 55 ausgebildet, in die der durch die Ausnehmung 54 an dem äußeren Zylinderseg­ ment 47 ausgebildete umlaufende Steg 56 eingreift. Hierdurch ist das äußere Zylindersegment 47 auf dem inneren Zylindersegment 48 gegen axiales Verschieben gesichert gelagert. Die weitere Ausgestaltung des Wir­ belrohrs 57 ist wie oben zum Wirbelrohr 30 beschrieben.

Claims (23)

1. Wirbelrohr, gekennzeichnet durch ein Zentralrohr (16), an dessen einem Endabschnitt (27) ein mit dem Zentralrohr (16) lösbar verbindbarer Wirbelkammer­ block (1, 50) mit Einlaßkanal (15) und Eintrittsdüse (3) lösbar befestigt und in dessen anderem Endabschnitt ein koaxial zur Mittelachse (29) des Zentralrohrs (16) verschiebbarer Ventilkörper (7) mit einstell­ barem Drosselelement (31) angeordnet ist.

2. Wirbelrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelkammerblock (1, 50) als scheibenförmiges Zylindersegment ausgebildet ist, das mit seiner einen Anschlagfläche (25) an der Anschlagfläche (26) eines Flansches (33) anliegt, der an dem Endab­ schnitt (27) des Zentralrohres (16) ausgebildet ist.

3. Wirbelrohr nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in dem Wirbelkammerblock (1, 50) eine mit dem Einlaßkanal (15) verbundene Ringkammer (2) ausgebildet ist, an der tangential die Eintrittsdüse (3) angeordnet ist.

4. Wirbelrohr nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsdüse (3) als zwischen Ringkammer (2) und Wirbelkammer (4) angeordnete Nut (51) ausge­ bildet ist.

5. Wirbelrohr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (51) spiralig oder halbkreisförmig ausgebildet ist.

6. Wirbelrohr nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in dem Wirbelkammerblock (1, 50) mehre­ re als Nuten (51) ausgebildete Eintrittsdüsen (3) angeordnet sind.

7. Wirbelrohr nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ringkammer (2) und die Nut (51) bzw. die Nuten (51) als in der der Anschlagfläche (25) abgewandten Anschlagfläche (24) des Wirbelkam­ merblocks (1) angeordnete nutenförmige Ausnehmungen ausgebildet sind, die mittels einer an der Anschlag­ fläche (24) anliegenden Kopfplatte (5) abgedeckt sind.

8. Wirbelrohr nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Wirbelkammerblock (50) aus einem äußerem kreisringförmigen Zylindersegment (47) mit mindestens einem Einlaßkanal (15) besteht, das unter Ausbildung der Ringkammer (2) auf einem inneren kreisringförmigen Zylindersegment (48) gelagert ist, in dessen einer Stirnfläche (59) mindestens eine Eintrittsdüse (3) als Nut (51) ausgebildet ist.

9. Wirbelrohr nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Innnenfläche (52) des äußeren Zylinder­ segments (47) oder in der Außenfläche (53) des inneren Zylindersegments (48) eine umlaufende Aus­ nehmung (54) ausgebildet ist, die mit dem mindestens einen Einlaßkanal (15) verbunden ist.

10. Wirbelrohr nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das äußere Zylindersegment (47) auf dem inneren Zylindersegment (48) gegen axiale Ver­ schiebung gesichert gelagert ist.

11. Wirbelrohr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopfplatte (5) und der Wirbelkammerblock (1, 50) mittels Schraubverbindungen (32) mit dem Flansch (33) verbunden sind.

12. Wirbelrohr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kopfplatte (5) eine zur Mittelachse (29) des Zentralrohres (16) koaxiale drosselartige Durch­ brechung (6) ausgebildet ist.

13. Wirbelrohr nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechung (6) einen sich von der Wirbel­ kammer (4) zur Außenfläche (34) der Kopfplatte (5) erweiternden Querschnitt hat.

14. Wirbelrohr nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopfplatte (5), der Wirbelkammerblock (1, 50) und der Flansch (33) mittels in kreisförmigen Nuten (21, 22) eingeführter Stege (20, 19) zueinander lagefixiert sind.

15. Wirbelrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (7) als an der Innenwandung (35) des Zentralrohres (16) gleitbare Zylinderbuchse ausgebildet ist, an deren der Wirbelkammer (4) zugewandtem Endabschnitt (36) eine kegelförmige Erweiterung (35) angeordnet ist, in deren Bereich mittels eines koaxial zur Mittelachse (29) ver­ schieblichen Ventilkegels (8) ein Ringspalt (9) ausgebildet ist.

16. Wirbelrohr nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ventilkegel (8) und der mit diesem ver­ bundenen Stellstange (37) eine Durchbrechung (14) für Meßinstrumente ausgebildet und daß die Stell­ stange (37) mit einem Stellrohr (11) verbunden ist.

17. Wirbelrohr nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellstange (37) und/oder das Stellrohr (11) mittels radialer Führungsstege (10) an der Innenwand (38) des Ventilkörpers (7) gleitbar geführt ist.

18. Wirbelrohr nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (7) mit einem Führungsrohr (12) verbunden ist, in dem im Bereich außerhalb des Zentralrohres (16) Durchbrechungen (13) ausgebildet sind.

19. Wirbelrohr nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugewandten Endabschnitte des Ventilkörpers (7) und des Führungsrohres (12) mit­ tels einer Gewindeverbindung (39) miteinander verbunden sind.

20. Wirbelrohr nach Anspruch 15 bis 19, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an dem Endabschnitt (28) des Zentral­ rohrs (16) ein Flansch (40) und an dem dem Ventil­ körper (7) abgewandten Endabschnitt (42) des Führungsrohrs (12) ein Flansch (41) ausgebildet ist und daß die Flansche (40, 41) mit einstellbaren Abstand zueinander mittels Schraubverbindungen (43) miteinander verbunden sind.

21. Wirbelrohr nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt (9) und die Durchbrechungen (13) mittels eines in dem Ventilkörper (7) und dem Führungsrohr (12) ausgebildeten Kanals (44) mitein­ ander verbunden sind.

22. Wirbelrohr nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß in der Durchbrechung (14) und dem Stellrohr (11) Meßleitungen angeordnet und aus dem freien Endab­ schnitt (45) des Stellrohres (12) herausgeführt sind.

23. Wirbelrohr nach Anspruch 15 bis 22, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Stellrohr (11) in dem Flansch (41) mittels eines Führungsgewindes (46) geführt ist.