DE684411C - Vorrichtung zum Ablenken eines Gas- oder Fluessigkeitsstrahles - Google Patents

Description

Es ist eine Vorrichtimg zum Ablenken eines Gas- oder Flüssigkeitsstrahles bekannt, der in ein anderes Gas oder eine andere Flüssigkeit ohne irgendwelche Hilfe von Ablenkflächen eintritt. Diese Einrichtung besteht darin, daß die abzulenkenden Strahlen eines Gases oder einer Flüssigkeit mit großer Geschwindigkeit durch einen dünnen Spalt ausgelassen werden, dessen eine Seite in einer gekrümmten oder schrägen Fläche ausläuft, an der die oberflächlichen Schichten des Gasoder Flüssigkeitsstrahles entlang strömen und hierbei das Bestreben haben, an dieser Fläche anzuhaften.

Wären derartige Ablenkflächen zu beiden Seiten der Spaltmünduing symmetrisch angeordnet, so würden die oberflädüichejn Schichten das Bestreben haben, dem übrigen, geradlinig austretenden Strahl zu folgen. Ist dagegen eine derartige Ablenkfläche nur auf der einen Seite der Spaltmündung angeordnet, so kommt es zu einer Störung des Gleichgewichtes zwischen den Anziehungskräften der oberflächlichen Schichten zu beiden Seiten des Strahles, und der ganze Strahl hat alsdann das Bestreben, der abgelenkten oberflächlichen Schicht zu folgen.

Hat dieser Strahl jedoch einen bedeutenden Querschnitt, so hören die obenerwähnten Erstiheinungen auf, wenn keine Gegenmaßnahmen ergriffen werden. Mit zunehmender Vorwärtsbewegung hat nämlich der abgelenkte Strahl das Bestreben, unter der Wirkung der benachbarten geradlinig austretenden Strahlen auseinanderzustieben. Mit anderen Worten: der ganze Strahl spaltet sich in zwei Teile, einen oberflächlichen Teil, der zum Ablenken neigt, und einen Hauptteil,

der seine geradlinige Bewegung fortsetzt und den Teil mitreißt, der das Bestreben, haben sollte, sich abzuspalten.

Aus diesem Grunde konnte denn auch diese Erscheinung bisher nur bei Gasen hervorgerufen werden, die mit großer Geschwindigkeit durch einen höchstens einige Hundertstel eines Millimeters· breiten Spalt unter hohem Druck austreten.

ίο Die Erfindung betrifft daher eine Vorrichtung· zum Ablenken von weit breiteren Gasoder Flüssigkeitsstrahlen.

Zum Vermeiden der Nachteile, die bei etwaigem Entleeren von Gasabgabestellen auftreten können, hat der Erfinder diese Erscheinung weiter erforscht und ist hierbei zu der Feststellung gelangt, daß eine ganze Reihe von Nebenumständen zu berücksichtigen ist, wie namentlich die Zusammensetzung des Strömmittels, seine Verdichtbarkeit, sein Schwingungszustand, die Molekulargeschwindigkeit, die auf das Strömmittel einwirkenden Kräfte, seine Zähflüssigkeit, seine Reibungsbeizahlen usw. Betrachtet man das Ausströmen eines Gases oder einer Flüssigkeit aus einer Düse, deren Querschnitt z. B. lediglich der Höhe nach schwanken könnte, und nimmt man an, daß die Bedingungen überall innerhalb der Grenzen unverändert bleiben, so kann gesagt werden, daß die bildliche Darstellung in einer zum Düsenquerschnitt senkrechten und zur Strömrichtung parallelen Ebene einer zweigliedrigen Gleichung entspricht, deren erstes Glied in Wirklichkeit vorhanden ist und das Potential der Geschwindigkeiten darstellt, während das zweite, in der Vorstellung bestehende Glied die Umhüllungskurve des Strahlaustrittes darstellt.

Diese graphische D arstellung ist in Fig. 1 zu setten.

A₀B sei die eine Lippe einer Düse T und

AB' die andere Lippe, die ein Strömmittel aus einem Behälter mit dem Druck P in ein anderes Gas oder eine andere Flüssigkeit einführt, mit dem Druck P₀.

Im Punkte A₀ befindet sich eine Wand von der Länge Z₀, die mit der ursprünglichen Richtung des Gas- oder Flüssigkeits-Strahles einen Winkel a₀ bildet. N sei die Kurve, die der Umhüllungsfläche des Strahles entspricht. Es sei ferner Z₀' die Länge einer weiteren Wand (Verlängerung der Lippe), die mit der Wand Z₀ einen Winkela_o' bildet, Z₀" die Länge der Wand, die mit der Wand Z₀' einen Winkel a₀" bildet, und in diesem Sinne weiter.

A sei ein Punkt, der in einer Entfernung χ

vom Punkte A₀ zwischen A₀ und B liegt.

Werden in ausgezogenen, von A ausgehenden Linien die gleichen Wände wie zuvor dargestellt, die untereinander ebenso große Winkel bilden· wie die entsprechenden durch punktierte Linien dargestellten Wände, so lassen sie sich derart anordnen, daß:

a₀ = α CL₀ = α α₀ = α

ο —-Δ Z₀-—-ί, Z₀ — Z

Auf diese Weise ist festzustellen, daß je nach dem Abstand χ .= A A₀, wenn, wie auf der Zeichnung angenommen wird, sich A₀ auf der Höhe A' befindet, die Geschwindigkeiten der an Z, Z', Z" entlang abziehenden Gase bei einem gegebenen ursprünglichen Druck P im Behälter und einem Daruck P₀ der Umgebung mit der Neigung der Wände Z, Z', Z" schwanken; 'die Stärke oder der Querschnitt des ganzen Gasstrahles So mit der Umhüllung N ebenfalls in Abhängigkeit von χ bis zu einer gewissen Grenze schwankt; das Potential der Geschwindigkeiten unter den gleichen Bedingungen und

χ

mit dem Verhältnis — schwankt, wobei y

den Querschnitt der Düse oder den Abstand zwischen BA₀ und B¹A'- und χ den Abstand vom Punkte A₀ zum Punkte „4 auf der Richtung A₀ B bedeutet.

In jedem Falle muß also je nach der Beschaffenheit des Gases und der Stärke des Austrittsspaltes der Düse mit dem Querschnitt y für einen gegebenen Druck P im Behälter und einen Druck P₀ der umgebenden Luft ermittelt werden, welcher Abstand der beste ist, damit der Gasstrahl trotz Zunahme seines Querschnittes S an den aufeinanderfolgenden und anstoßenden Wänden Z, Z', Z" usw. haftenbleibt, wie auch 1°° der beste Winkel der Wand Z mit BA₀, der Wand Z' mit Z usw. zu ermitteln sein wird, und welche Länge die Wände Z, Z', Z" usw. haben müssen.

Unter Zugrundelegung dieser Lehre und der Versuchsergebnisse des Erfinders kann mithin eine Einrichtung· zum Ablenken eines selbst dicken, aus einem Spalt oder einer Düse austretenden Gasstrahles erzielt werden, deren Merkmal darin besteht, daß eine Lippe no der Düse andauernd und fortschreitend von der Achse des Spaltes in aufeinanderfolgenden Abschnitten oder Wänden abrücken kann, von denen die erste von einem in bezug auf das Ende der anderen Lippe der Spaltmündung· einwärts verlegten Punkte ausgeht und in bezug auf seine Achse in einem geeigneten Winkel geneigt ist, während die zweite ihrerseits wieder einen' geeigneten Winkel mit der ersten Wand bildet, und in diesem Sinne weiter, wobei der Wert der Abstände x, der Winkel α und der Längen der Wände

von y, P und P₀ sowie der Beschaffenheit der Gase abihängt.

Die Erfindung erstreckt sich femer aufeine abgeänderte Ausführung der erwähnten Einrichtung, die in allen Fällen das Ablösen und das Spalten des Strahles verhindert und ihm den gewünschten Weg aufzwingt. Diese Einrichtung besteht darin, die erfindu'ngsgemäße Erscheinung auf aufeinanderfolgenden Abschnitten des Strahles hervorzurufen. Es leuchtet nämlich ein, daß, wenn der Strahl in eine abgelenkte, oberflächliche Schicht unterteilt ist und mit dem Rest seine Vorwärtsbewegung geradlinig fortsetzt, mit Hilfe eines weiteren Teiles mit gekrümmter oder schräger Oberfläche in dieser unabgelenkten Masse eine neue Spaltung hervorgerufen werden kann, um in die gleiche Richtung wie die erste auch eine zweite oberflächliche Schicht überzuführen, usw.

Eine derartige Einrichtung ist in Fig. 2 zu sehen.

Sogleich nach dem Austritt aus der Spaltmündung mit dem Querschnitt E wird der als Auf einanderschichtung mehrerer Teilstrahlen gedachte Gas- oder Flüssigkeitsstrahl auf folgende Weise abgelenkt:

Die dem Punkte A am nächsten liegende •Schicht wird von der in Winkel α geneigten Wand Z abgelenkt; die oberste Schicht wird durch den· Ablenkkörper M !abgespaltet,, dessen der Wand Z gegenüberliegende Seite F G möglichst einen Winkel α mit der Richtung BA bildet. Die Rückenseite dieses Ablenkköirpers M zieht allmählich die.strömende Schicht an, die nach Bespülen der ganzen Länge des Ablenkkörpers M in die Zone des Ablenkkörpers M₁ eintritt und hierbei mit FO einen Winkel α' bildet, der der gleiche ist wie der von Z' mit Z gebildete, und in diesem Sinne weiter. In der gleichen Weise sind die Ablenkkörper M₂ angeordnet, die auf die strömende Schicht, die den Ablenkkörper M₁ verlassen hat, die gleiche Wir· kung ausüben, und in diesem Sinne weiter. Sollte ein Satz von Ablenkkörpern M nicht genügen, so wird ein weiterer Satz M', M₁', M₂' usw. hinzugefügt. Auf diese Weise kann auf den ganzen Strahl unbeschadet der selbst sehr großen Strahlquerschnitte y und der sehr ■verschiedenen Geschwindigkeiten unter allen möglichen Verhältnissen eingewirkt werden. Selbstverständlich schwanken Gestalt, Abstand und ,allgemeine Anordnung dieser Ablenkflächen in sehr großem Maße in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des Strömmittels, seiner Geschwindigkeit, der Abmessung des Spaltes und der gewünschten Ablenkrichtung.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Vorrichtung zum Ablenken eines Gas- oder Flüssigkeitsstrahles, der ,unter Druck durch einen selbst breiten Spalt in 'ein anderes Gas oder eine andere Flüssigkeit von kleinerem Druck eintritt, z. B. zum Antreiben von Wasserfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß sich die verlängerte Lippe der Spaltmündung, längs der der Strahl abgelenkt werden soll, von der Achse des Spaltes fortschreitend in aufeinanderfolgenden, untereinander gegebene Winkel (α) bildenden Abschnitten oder Klappen unterteilt ist und von einem Punkte ausgeht, der in bezug auf das Ende der anderen Lippe der Spaltmündung um einen gegebenen Abstand (x) zurücksteht.
2. 2. Vorrichtung zum Ablenken eines Strahles von Gas oder Flüssigkeit in ■einer umgebenden Flüssigkeit -oder Gas ■ohne Benutzen von Ablenkflächen, längs 'einer schrägen oder gekrümmten Verlängerung der einen Lippe einer Spaltmündung, lediglich durch die Ausnutzung der Erscheinung, auf der die Wirkung der Einrichtung nach Anspruch 1 beruht, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Ablenkens des ganzen Gasstrahles, der aus einem verhältnismäßig breiten Spalt aus- _go ■tritt, vor diesem Spalt in der gleichen Richtung wie die schräge oder gekrümmte Verlängerung der Spaltmündung verlaufende Flächenteile angeordnet sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen