-
Strahlapparat mit mehreren Teilstrahlen Es ist bekannt, Strahlapparate
mit mehreren Treibstrahlen zwecks Erhöhung der Leistungsfähigkeit gegenüber Apparaten
mit nur einem Treibstrahl auszuführen. Die Unterteilung der Treibstrahlen hat nämlich
eine Vergrößerung der Berührungsflächen zwischen dem treibenden und angesaugten
Medium und damit eine Erhöhung der Ansaugeleistung zur Folge. Die Unterteilung wurde
bisher derart durchgeführt, daß die Strahlen meist symmetrisch zur Mittelachse des
Diffusors liegen, ohne daß man jedoch hinsichtlich ihrer Lage in bezug auf den Diffusor
irgendwelche Regeln beachtet. Vielmehr waren die Treibstrahlachsen und deren Abstand
von der Mittelachse des Diffusors bloß willkürlich und regellos gewählt.
-
Die Unterteilung der Treibstrahlen allein ist jedoch nicht hinreichend,
um in praktischer Beziehung einen möglichst ,günstigen Wirkungsgrad für den Strahlapparat
zu erzielen, indem eine solche regellose Unterteilung nur für das erste Zusammentreffen
der beiden Medien günstige Verhältnisse schafft. Die Medien strömen meist mit weit
auseinanderliegenden Geschwindigkeiten in den Apparat ein, dessen Hauptaufgabe darin
besteht, beide Medien zunächst auf gleiche Geschwindigkeit zu bringen, sie dabei
gut zu durchmischen und das möglichst homogene Gemisch dann auf den Gegendruck zu
verdichten. Die Durchmischung der beiden-Medien erfolgt am Anfang des konvergenten
Diffusorteiles, die Umwandlung der kinetischen Gemischenergie in potentielle Energie
(Verdichtung) beginnt schon vor dem verengten Hals des Diffusors und setzt sich
im divergenten Difforsorteil fort. Die Hauptarbeit muß daher in einem verhältnismäßig
kurzen Diffusorteil bei meist beträchtlichen Geschwindigkeitsänderungen in kürzester
Zeit geleistet werden. Es ist klar, daß Treibstrahlen, welche in willkürlich gewählter
Lage den Diffusor durchströmen, oder Strahlen, bei denen nur die äußeren Schichten
des treibenden Mediums, nicht aber auch der Kern mit dem angesaugten Medium schon
während des Ansaugens und Durchmischens in Berührung kommen, nicht die günstigsten
Betriebsverhältnisse gewährleisten können.
-
Die Nachteile der bisher bekannten Ausführungen werden gemäß vorliegender
Erfindung=dadurch beseitigt, daß die Achsen der Leitdüsen durch die Schwerpunkte
der von den Treibstrahlen frei durchströmten Teilflächen der Diffusorquerschnitte
gehen, die in
demselben Verhältnis unterteilt sind, in welchem die
Querschnitte der Treibstrahlen zueinander stehen. Hierdurch erscheinen zunächst
die Achsen der Treibstrahlen in eine bestimmte und günstigste Lage in bezug auf
die Form des konvergenten Diffusorteiles gebracht, in welchem sich die für den Wirkungsgrad
des Apparates maßgebenden Arbeitsvorgänge abspielen. Die Lage der einzelnen Treibstrahlen
wird sonach dadurch festgesetzt, daß zunächst jeder Querschnitt des konvergenten
Diffusorteiles in ebenso viele Teilflächen zerlegt gedacht wird, als Treibstrahlen
vorhanden sind, wobei die Teilflächen in demselben Querschnittsverhältnis zueinander
stehen, wie die Querschnitte der Treibstrahlen. Sind beispielsweise die Treibstrahlen
untereinander gleich und konzentrisch um die Mittelachse des Diffusors angeordnet,
so bilden die Teilflächen eines jeden Diffusors ebenso viele untereinander gleiche
Kreisausschnitte. Bestehen hingegen die Treibstrahlen aus einem stärkeren, um die
Mittelachse des Diffusors strömenden Mittelstrahl unter mehreren konzentrisch um
diesen herum angeordneten schwächeren, untereinander gleichen Seitenstrahlen, so
erscheinen die entsprechenden Teilflächen der Diffusorquerschnitte als ein Mittelkreis
und um diesen herum konzentrisch angeordnete Kreisringstücke, wobei die Fläche des
1VIitt-elkreises sich zu den Flächen der Kreisringstücke genau so verhält wie die
Querscluütts: fläche des Mittelstrahles zu den Querschnittsflächen der Seitenstrahlen.
-
Die Leitdüsen, welche für die Gestaltung und die Lage der Treibstrahlen
maßgebend sind, sind gemäß der Erfindung derart angeordnet, daß die Mittelachse
der aus den Düsen austretenden und den Diffusor frei durchströmenden Treibstrahlen
mit den geometrischen Schwerpunktsorten aller Teilflächen des konvergenten Diffusorstückes
zusammenfallen. Durch diese neuartige, bisher nicht gekannte Konstruktionsregel
erscheint nicht nur der radiale Abstand der Treibstandachsen von der Mittelachse
des Diffusors genau und eindeutig festgelegt, sondern auch ihre Lage und Neigung
in bezug aufeinander und in bezug auf die Form des konvergenten Diffusorstückes
in eindeutiger Weise bestimmt.
-
Eine weitere Erhöhung des Diffusorwirkungsgrades wird erfindungsgemäß
dadurch erreicht, daß bei Verwendung von konzentrisch um die Diffusorachse angeordneten
Treibstrahlen mit drehender Bewegung die Drehbewegung des Treibmittels in allen
Strahlen im gleichen Sinne gewählt wird. Das Treibmittel beschreibt sonach eine
schraubenförmige Bewegung um die Mittelachse des Strahles. Diese Bewegung kann in
an sich bekannter Weise durch Einbau von Leitblechen, Nuten u. dgl. in die Treibdüsen
erzielt werden. Durch die Drehung der einzelnen Treibstrahlen im gleichen Sinne
bleibt die erforderliche Drehbewegung auch nach dem Zusammenfließen der Treibstrahlen
im Diffusorkern gut erhalten, so daß sie während der Durchmischung auch das angesaugte
Medium erfaßt. Im Falle der Verwendung von um einen Mittelstrahl angeordneten konzentrischen
seitlichen Treibstrahlen wird jedoch erfindungsgemäß die Drehrichtung der Seitenstrahlen
entgegengesetzt der Drehrichtung des Mittelstrahles gewählt. Hierdurch ist die Drehrichtung
an der inneren Seite der Seitenstrahlen gleichgerichtet mit der Drehrichtung der
angrenzenden Teile des Mittelstrahles. Auf diese Weise erzielt man eine auf die
Diffusorachse erfolgende schraubenförmige Drehbewegung des Gemisches durch den Strahlapparat.
-
Die Strahlapparate nach der Erfindung haben bessere Wirkungsgrade,
als mit den bekannten Apparaten erreicht werden konnten. Infolge der genau festgelegten
und günstigen Lage der Neigung der Treibstrahlen zueinander und in bezug auf die
Form des konvergenten Diffusorteiles erfolgt eine einwandfreie Rationierung des
angesaugten Mediums und eine Zuweisung desselben an die einzelnen Treibstrahlen
entsprechend ihrem Aufnahmevermögen bzw. ihrem Quexschnitte. Die Durchmischung und
darauffolgende Verdichtung erfolgt mit besonders gutem Effekt und geringster gegenseitiger
Störung, was bei willkürlich und regellos geführten Treibstrahlen nicht der Fall
sein kann.
-
Infolge der drehenden schraubenförmigen Bewegung kommen rechtzeitig
sämtliche Teilchen des treibenden Mediums an die Oberfläche des Strahles, wodurch
erst ein günstiger Ausgleich der Geschwindigkeiten und eine gute einheitliche Durchmischung
ohne örtliche und die Homogenität des Gemisches störende Geschwindigkeitsänderungen
innerhalb der Strömung ermöglicht wird. Ferner beeinflußt die gemäß, der Erfindung
hervorgerufene Drehbewegung in besonderem Maße die' Verdichtung des Gemisches. Bekanntlich
setzt ein durch einen Diffusor strömendes Mittel seine kinetische Energie dann am
günstigsten in potentielle um, wenn das Mittel eine um die Diffusorachse drehende
Bewegung aufweist.
-
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Abb. z zeigt einen Längsschnitt durch einen Strahlapparat mit konzentrisch
um die Diffusormittelachse angeordneten Treibstrahlen.
In Abb.2
ist ein Querschnitt durch den konvergenten Diffusorteil dieses Apparates dargestellt.
.
-
Abb.3 veranschaulicht einen Querschnitt durch den konvergenten Diffusorteil
eines Apparates mit stärkerem Mittelstrahl und konzentrisch angeordneten schwächeren
Seitenstrahlen.
-
In Abb.4 sind die Drehrichtungen der kreisenden Bewegung in den- Treibstrahlen
gemäß der Ausführungsform nach Abb. 3 ersichtlich.
-
In Abb. i bedeutet i die Zuleitung des Treibmittels, während das andere
Mittel durch den Stutzen 2 angesaugt und das Geinisch beider durch den Stutzen 3
ausgeworfen wird. Konzentrisch um die Mittelachse des Diffusors sind die Düsen 4
angeordnet, durch welche das Treibmittel in den Saugraum strömt und sich mit den
anderen Mitteln im konvergenten Teil des Diffusors mischt, in welchem die Kompression
des Gemisches beginnt. Wie aus Abb.2, welche einen Querschnitt durch den konvergenten
Diffusorteil darstellt, ersichtlich, sind in diesem Falle sechs konzentrische Treibstrahlen
angeordnet. Wenn man nun den Querschnitt des konvergenten Diffusorteiles 5 in sechs
gleiche Flächenteile (Kreisausschnitte) 1i unterteilt, so ist 12 der Schwerpunkt
eines solchen Flächenteiles, durch welchen die Mittelachse des betreffenden Treibstrahles
hindurchgeht. Die Linie 6-7 in Abb. i stellt den geometrischen Ort der Schwerpunkte
aller Kreisabschnitte i i dar, welche durch alle Querschnitte des konvergenten Diffusorteiles
geführt sind. Die Mittelachse 9-io eines jeden Treibstrahles deckt sich nun mit
jeder Schwerpunktslinie 6-7, so daß die Treibstrahlenmitten durch die Schwerpunkte
eines jeden Kreisabschnittes in den Querschnitten des konvergenten Diffusorteiles
hindurchgehen.
-
In Abb. 3 ist ein Diffusorquerschnitt eines Strahlapparates dargestellt,
der mit einem Mittelstrahl 14 und sechs schwächeren Seitenstrahlen 17 arbeitet.
Entsprechend dem Flächenverhältnis des Mittelstrahles 14 zu den sechs Seitenstrahlen
17 ist der gesamte Diffusorquerschnitt in eine Mittelkreisfläche 13 und sechs
Kreisringstücke 16 unterteilt. 15 ist der Schwerpunkt des Mittelkreises und 18 sind
die Schwerpunkte der Kreisringstücke. Die Mittelachsen aller Treibstrahlen gehen
nun in analoger Weise wie i11 Abb. i und 2 durch die Schwerpunkte aller Teilflächen
im konvergenten Diffusorteil hindurch.
-
Aus Abb.4 ist der Drehsinn der kreisenden Bewegung der Treibstrahlen
bei gleicher Aufteilung wie in Abb. 3 ersichtlich. Damit die Drehrichtung des Mittelstrahles
i 9 gleichgerichtet ist, müssen sich die Seitenstrahlen im Sinne des Uhrzeigers,
der Mittelstrahl aber im entgegengesetzten Uhrzeigersinn drehen.