EP1244867B1 - Flow switch - Google Patents
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- EP1244867B1 EP1244867B1 EP00985258A EP00985258A EP1244867B1 EP 1244867 B1 EP1244867 B1 EP 1244867B1 EP 00985258 A EP00985258 A EP 00985258A EP 00985258 A EP00985258 A EP 00985258A EP 1244867 B1 EP1244867 B1 EP 1244867B1
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- flow switch
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
- F01N13/087—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits having valves upstream of silencing apparatus for by-passing at least part of exhaust directly to atmosphere
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N1/00—Silencing apparatus characterised by method of silencing
- F01N1/16—Silencing apparatus characterised by method of silencing by using movable parts
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- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15C—FLUID-CIRCUIT ELEMENTS PREDOMINANTLY USED FOR COMPUTING OR CONTROL PURPOSES
- F15C1/00—Circuit elements having no moving parts
- F15C1/08—Boundary-layer devices, e.g. wall-attachment amplifiers coanda effect
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- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15C—FLUID-CIRCUIT ELEMENTS PREDOMINANTLY USED FOR COMPUTING OR CONTROL PURPOSES
- F15C3/00—Circuit elements having moving parts
- F15C3/002—Circuit elements having moving parts using fluid droplets or similar deformable bodies
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2410/00—By-passing, at least partially, exhaust from inlet to outlet of apparatus, to atmosphere or to other device
Definitions
- the invention relates to a flow switch according to the Preamble of claim 1.
- the Flow switch comprises thus an inflow channel, a Coanda tulip, at least two outlet channels and a displacement body.
- the Displacer is in the field of Coanda tulip arranged.
- the displacer has an inflow surface on, which is downstream of a jacket in the flow direction; According to the invention, the position is at least the inflow area changeable in the flow direction.
- the inventively provided Lüver Siere the Flow surface of the displacer in the flow direction favors in conjunction with the other features of the switching element according to the invention the reproducibility of Switching point, i. she strongly supports that Switching element as precisely as possible at a certain, predetermined switching point of a first switching state switches a second switching state. This applies regardless of whether the flow switch as passive Switching element or as active, externally controlled Switching element (s.u.) Is executed.
- a first preferred embodiment of the invention is characterized This is characterized by the fact that only the Anströmplatte with the Flow surface is variable in position, whereas the remaining components of the displacer stationary are arranged; This results in a special low construction costs. This construction is not absolutely; Rather, for example, together with the Anströmplatte also a part of the jacket of the displacer or the entire jacket in the flow direction be variable in position.
- the inflow channel can be designed as a simple cylindrical tube to which the Coanda tulip immediately adjoins. However, it is particularly preferred as cylindrical Pipe with an additional conical extension followed by a preferably cylindrical channel section educated.
- the Coanda tulip closes at this Embodiment of the invention advantageously to those cylindrical channel section on.
- the jacket of the displacer is preferably in essentially cylindrical. At specific Switching tasks, however, the jacket can also special forms have, for example, by being conical or barrel-like is trained.
- the displacer is preferred dimensioned and arranged so that the inflow surface inside the Coanda Tulip or in an upstream arranged for this cylindrical channel section is.
- the jacket is preferably in the extension area the Coanda tulip; he extends in this case completely or partially within the Coanda tulip.
- the Outlet passages are preferably arranged concentrically and provided with catching spaces in their flow cross-section larger than the actual outlet channels are formed.
- the outer outlet channel closes expediently immediately to the Coanda tulip.
- the displacement body is or at least partially formed as a hollow body.
- a level Inflow area which in the flow direction is a cylindrical Pipe section is arranged downstream as a jacket.
- the handling of the solution according to the invention can done two ways: either works the flow switch out of oneself, passively, autonomously, or the Switching is done externally by an active, manual and / or control engineering initiated arbitrarily.
- the autonomous shift task is advantageous.
- the location depends on the concrete process parameters and the flow guidance in the System off.
- the by usually two axial position positions of the flat inflow surface inside the Coanda tulip and / or the inflow pipe is limited and by the additional described above Measures can be postponed.
- the limits show up by unstable flow conditions, which are by a mutual turning of the flow in the represent one or the other switching direction. Outside These limits are not switched.
- the fluid flows along the Coanda tulip radially outward. Except for Borders, the flow is axially aligned.
- the Inflow channel flows the undivided exhaust gas flow to the Flow switch too.
- a first switching position For example, if the inflow surface is in the plane, from the approach of the Coanda tulip to the cylindrical one Channel section is formed.
- Downstream of the displacer creates a vortex zone extending from the wake to extends into the inner outlet channel and the inner Outlet channel closes fluidically.
- a second switching position is the inflow surface upstream of the position of the first shift position, and although in the cylindrical channel section of the inflow channel.
- the Flow forms immediately behind the outer edge of the Anströmplatte on the circumference of the lateral surface a separation vortices, but the current is forced to turn back on to apply the lateral surface of the displacer.
- the Flow aligns axially and now dissolves in the outer Area from the Coanda tulip.
- the flow is now from the Displacer guided so that they are also in the wake the displacement body applies and through the inner outlet channel is derived.
- the outer outlet channel fluidically closes.
- a first autonomous solution uses equilibrium between the force of acting on the inflow surface Dynamic pressure and one on the movable Anströmplatte acting spring, preferably inside the Displacer is arranged.
- At low exhaust gas mass flow is for example the flat inflow surface in a first switching position within the cylindrical channel section.
- the flow attaches to the lateral surface of the displacer and is due to the inventive shape of the displacement supplied to the internal outlet channel.
- With rising Exhaust gas mass flow increases the back pressure on the inflow.
- the inflow area shifts in the direction of flow against the restoring force of the spring until the second switching point at the base of the Coanda tulip is reached.
- the current is no longer attached to the cylindrical outer surface of the displacer, but at the Coanda tulip and passes through the outer outlet channel.
- Another switching area is located inside the Coanda tulip. He is through the second one described above Border marked.
- the inflow is initially so arranged the flow along the Coanda tulip in the outer flow channel is derived.
- Another autonomous solution uses thermal expansion solid, liquid or gaseous medium, the for example, in the interior of the displacer for Movement of the inflow surface are arranged.
- thermal expansion solid, liquid or gaseous medium the for example, in the interior of the displacer for Movement of the inflow surface are arranged.
- an externally controlled solution for example, a external pressure or vacuum sensor with the interior of the Displacer connected.
- a possibly provided spring element and external pressure sensor can be the inflow depending on Position your wish. Also the shift of complete displacement is possible.
- Autonomous solutions are especially for use in Semi-active mufflers of interest, if at one low exhaust gas mass flow a first flow path and at higher exhaust gas mass flow a second flow path or Both flow paths are to be preferred.
- Figures 1 and 2 show that as a hybrid switching element executed flow switch, consisting of a Inflow channel 1 with conical extension 2 and cylindrical channel section 3, to which the Coanda tulip 5 and an outer outlet channel 11 with trap 13th connect.
- the inner outlet channel 12 with trap 14th is located downstream of the displacer 6.
- the displacement body 6 has a front side on a Anströmplatte 25 arranged flat inflow 7 with outer edge 15, a cylindrical shell 8, a Caster 9 and designed as a spring actuator 10, which is supported inside the displacer 6, on.
- the Anströmplatte 25 is in the flow direction slidably guided, by means of the central Guide rod 26.
- the inflow channel 1 comprises a conical Extension 2 and another cylindrical channel section Third
- the flat inflow surface 7 is in Area of the approach 4 of Coanda tulip 5 to the cylindrical channel section 3.
- Figure 2 is the plane Inflow surface 7 due to the on the inflow acting low dynamic pressure, the one from FIG. 1 reduced mass flow results, contrary to Flow direction in the cylindrical channel section. 3 moved into it.
- the switching task therein at low mass flow rate, the exhaust gas to pass through an inner outlet channel 12.
- the exhaust gas at large Mass flow should be the exhaust gas through the ring cross-section between outer outlet channel 11 and inner outlet channel 12th be derived.
- the spring as adjusting device 10 is located in the Initial situation with low exhaust gas mass flow 20 in a defined bias state.
- the flat inflow surface 7 is in the cylindrical channel section 3rd positioned.
- the exhaust gas mass flow 20 is divided at the plane leading surface 7, triggers at the outer edge 15, forms a small detachment vertebra 16, but allows that the fluid again to the cylindrical surface 8th of the displacer 6 applies.
- On the inner surface of the Coanda tulip 5 triggers the exhaust gas mass flow 20 and forms a rotating vortex area 17, which is the flow stabilized and the inner trap 14 and the inner Outlet channel 12 leads.
- Increases with increasing mass flow the dynamic pressure on the flat inflow surface 7.
- the plane Run-on surface 7 shifts axially in the flow direction.
- the flat inflow surface 7 is in Range of approach 4 of the Coanda tulip 5.
- the shape of the Flow changes and now forms according to FIG.
- the exhaust gas mass flow 20 no longer settles on the lateral surface 8 of the displacer 6 at. It is behind the caster 9 a large vortex area 18, which of the Edge 15 extends to the inner catching space 14 and the internal outlet channel 12 fluidically closes.
- the exhaust gas mass flow sets 20 at the Coanda Tulip 5 forms one stable ring flow 19, which over the outer trap 13th and the outer outlet channel 11 is derived.
- Figure 3 is instead of the spring element 10, a bellows compensator 22nd arranged between the inflow surface 7 and lateral surface 8.
- a bellows compensator 22nd arranged between the inflow surface 7 and lateral surface 8.
- the complete displacement body 6 forms a closed Hollow body, which is filled with a fluid.
- the thermal expansion of the trapped fluid adds Temperature increase to shift the flat inflow surface 7.
- the size of the Back pressure on the inflow surface 7 and the spring stiffness of the corrugated pipe 22 can be so more autonomous Create switching combinations.
- Anström Formation 7 can be so pneumatic or hydraulic by increasing or decreasing the internal pressure change.
Description
Die Erfindung betrifft einen Strömungsschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a flow switch according to the Preamble of claim 1.
Die gesetzlichen Forderungen nach Lärmreduktion und Minderung von Schadstoffanteilen in den Abgasen von Verbrennungsmotoren führen zu immer komplexeren Abgasanlagen. Es entstehen Abgasanlagen mit immer größeren Strömungswiderständen. Der steigende Energieaufwand muß vom Motor bereitgestellt werden. Gleichzeitig steigen auch die Kosten für diese Anlagen. Dem stehen die Forderungen der Fahrzeughersteller nach Verminderung der Kosten, des Gewichts, des Kraftstoffverbrauchs und des Einbauraumes gegenüber.The legal requirements for noise reduction and reduction of pollutant levels in the exhaust gases of internal combustion engines lead to increasingly complex exhaust systems. It arise exhaust systems with ever greater flow resistance. The increasing energy expenditure must be provided by the engine become. At the same time, the costs for these facilities. These are the demands of vehicle manufacturers after reduction of the cost, the weight, the Fuel consumption and the installation space compared.
Zur Lösung dieses Zielkonflikts werden zunehmend Mittel zur
Steuerung und Lenkung der Abgase durch - je nach Betriebspunkt
des Motors - unterschiedliche Behandlungsvorrichtungen
eingesetzt. Die überwiegende Mehrheit der
technischen Lösungen zur Stoffstromschaltung in Abgasanlagen
betrifft dabei mechanische Klappen und Ventile (vgl.
z.B. für Schalldämpfer: MTZ Motortechnische Zeitschrift 53
(1992) Heft 7/8; DE 19729666; EP 0902171; US 5821474; US
5801343; US 5744762; US 5739483; in Verbindung mit Abgaswärmetauschern:
DE 19817391 A1; DE 19715939 C1;
DE 19817340 A1; zur Abgasrückführung: DE 19637078 A1).To solve this conflict of objectives are increasingly funds for
Control and steering of the exhaust gases through - depending on the operating point
of the engine - different treatment devices
used. The vast majority of
technical solutions for material flow switching in exhaust systems
concerns mechanical flaps and valves (cf.
e.g. for mufflers: MTZ Motortechnische Zeitschrift 53
(1992)
Der Vorteil dieser Lösungen besteht darin, daß die geometrischen Abmessungen der Schaltelemente in einem angemessenen Verhältnis stehen zu den Abmessungen der zu- und abführenden Rohrleitungen und der Gesamtanlage.The advantage of these solutions is that the geometric Dimensions of the switching elements in a reasonable Ratio are related to the dimensions of the incoming and outgoing Piping and the entire plant.
Allerdings treten bei Einsatz derartiger mechanischer Schaltelemente und Klappen folgende Probleme auf: Je näher das Schaltelement am Verbrennungsmotor angeordnet ist, um so höher sind die Temperaturen, denen das Schaltelement ausgesetzt ist. Metallische Federwerkstoffe erreichen bei 700°C ihre Einsatzgrenze. Oberhalb dieser Temperaturen können keramische Federn eingesetzt werden. In entsprechender Weise müssen z.B. auch hochwertigere Lagerwerkstoffe aus Keramik eingesetzt werden. Die einzusetzenden Materialien werden allerdings mit steigender Temperaturbeständigkeit immer teurer. Im übrigen können mechanische Fertigkeitsprobleme entstehen; denn Abgasanlagen unterliegen gleichzeitig hohen mechanischen Anforderungen. Es treten Schwingungen mit Belastung bis zu 50-facher Erdbeschleunigung auf, zusätzlich wirken Temperaturwechsel- insbesondere Thermoschockbeanspruchungen.However occur with use of such mechanical Switching elements and flaps following problems: The closer the switching element is arranged on the internal combustion engine to the higher are the temperatures to which the switching element is exposed. Metallic spring materials achieve 700 ° C its limit of use. Above these temperatures ceramic springs can be used. In appropriate Way, e.g. also higher quality bearing materials be used in ceramic. The materials to be used However, with increasing temperature resistance more and more expensive. For the rest, mechanical skill issues can arise; because exhaust systems are subject at the same time high mechanical requirements. It kick Vibrations with load up to 50 times the acceleration of gravity on, in addition, temperature change - in particular Thermal shock stresses.
Im übrigen erfordern mechanische Bauteile, bestehend aus Welle und Lager, immer ein definiertes Spiel, das im allgemeinen bei kalter Anlage größer ist als im betriebswarmen Zustand. Diese Spalte führen zu folgenden Problemen:
- Zu große Spalte verursachen durch die radiale Bewegung
zwischen Welle und Lager Klappergeräusche.
Große Spalte setzen auch die Lebensdauer der Bauelemente herab. - Undichtigkeiten infolge großer Lagerspalte oder zwischen Verschlußorgan und Gehäuse erzeugen Pfeifgeräusche.
- Zu kleine Spalte im Lager führen infolge Verschmutzung oder unterschiedlicher Wärmeausdehnung von Welle und Lager zu Verklemmungen, die die Öffnungs- und Schließbewegungen des Verschlußorgans behindern.
- Too large gaps cause rattling noises due to the radial movement between shaft and bearing.
Large gaps also reduce the life of the components. - Leaks due to large bearing gaps or between closure member and housing generate whistling noises.
- Too small gaps in the bearing lead due to contamination or differential thermal expansion of shaft and bearing to jamming, which hinder the opening and closing movements of the closure member.
Um diese Probleme zu lösen, bedarf es relativ aufwendiger Konstruktionen.To solve these problems, it requires relatively more complex Constructions.
Die vorstehend angegebenen, mit mechanischen Schaltelementen verbundenen Probleme treten zu einem erheblichen Anteil bei Einsatz von fluidischen Schaltelementen als Stoffstrom-Stellglied nicht auf. Allerdings entstehen, will man die aus A.W. Rechten, Fluidik, Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York 1976, 244 S. bekannten, vermaßten Haftstrahlelemente maßstabsgetreu auf Abgasanlagen übertragen, Schaltelemente, die in ihren Abmessungen wesentlich größer sind als die eigentlichen zu schaltenden Anlagenteile bzw. Behandlungsvorrichtungen. Damit sind diese Elemente in der dargestellten Form für den beabsichtigten Einsatz in Abgasanlagen von Kraftfahrzeugen unbrauchbar.The above, with mechanical switching elements associated problems occur to a significant extent when using fluidic switching elements as a flow actuator not up. However arise, one wants the from A.W. Right, Fluidics, Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York 1976, 244 p., Adhesive beam elements measured transferred to scale to exhaust systems, Switching elements that are much larger in size are as the actual system components to be switched or Treatment devices. So these elements are in the illustrated form for the intended use in exhaust systems unusable by motor vehicles.
Die DE 19709432 A1 und die DE 19729563 A1 offenbaren demgegenüber die Verwendung gattungsmäßiger Strömungsschalter in Verbindung mit Abgasanlagen für Kraftfahrzeuge. Jeweils soll der Abgasstrom abhängig vom Betriebspunkt des Verbrennungsmotors unterschiedlichen Abgasbehandlungseinrichtungen zugeführt werden, wobei eine aktive, fremdgesteuerte wie auch eine passive, autonome Umschaltung des Schaltelements beschrieben wird.DE 19709432 A1 and DE 19729563 A1 disclose in contrast, the use of generic Flow switch in connection with exhaust systems for motor vehicles. In each case, the exhaust gas flow is dependent on the operating point of the internal combustion engine different exhaust treatment devices be fed, with a active, externally controlled as well as passive, autonomous switching the switching element is described.
Ein gewichtiges Problem derartiger Strömungsschalter ist die Stabilität des jeweiligen Schaltzustandes. Zur Aufrechterhaltung stabiler Schaltzustände wird regelmäßig eine Zirkulationsströmung benötigt, die in den bekannten technischen Lösungen durch eine konkave Prallfläche, DE 19729563, bzw. eine Ausnehmung im Keil zwischen den beiden Ausgängen, A.W. Rechten S. 92, erzeugt wird. Diese Ausnehmung bzw. konkave Ringfläche ist gegenüber dem engsten Strömungsquerschnitt angeordnet. Im engsten Strömungsquerschnitt treten aber die größten Strömungsgeschwindigkeiten auf. Diese hohen Strömungsgeschwindigkeiten führen in Verbindung mit den beschriebenen Vorrichtungen und ihrer Anordnung zu großen Strömungsverlusten im Schaltraum. Sie bewirken große Gegendrücke in der Abgasanlage. Hohe Gegendrücke sind aber nicht erwünscht, da sie sich leistungsmindernd auswirken. Außerdem sind diese Lösungen nicht sehr platzsparend. An important problem with such flow switches is the stability of the respective switching state. to Maintaining stable switching states becomes regular requires a circulation flow, which in the known technical solutions by a concave impact surface, DE 19729563, or a recess in the wedge between the two Outputs, A.W. Right, p. 92, is generated. These Recess or concave annular surface is opposite to the arranged narrowest flow cross-section. In the narrowest Flow cross-section occur but the largest flow rates on. These high flow rates lead in conjunction with the described Devices and their arrangement to large flow losses in the control room. They cause large back pressures in the Exhaust system. High back pressures are not desirable because they have a performance-reducing effect. Besides, these are Solutions not very space saving.
Auch TESAR V. "Großmaßstäbliche fluidische Ventile für die Durchflußsteuerung" messen - steuern - regeln, Bd. 26 (1983) 4 S. 189 ff sowie J. Loll und K. Thomas messen - steuern - regeln, Bd. 26 (1983) 4 S. 186 ff beschreiben Strömungsschalter, die im wesentlichen den Coanda-Effekt als Wandeffekt und den Wirbeleffekt nutzen. Auch diese Schaltelemente sind mit bis zu 1000 mm Baulänge, bei vergleichbaren Rohrabmessungen, für den Einsatz in PKW-Abgasanlagen zu groß.Also TESAR V. "Large Scale Fluidic Valves for the Flow control "measure - control - regulate, Vol. 26 (1983) 4 pp. 189 ff as well as J. Loll and K. Thomas - Control - regulate, Bd. 26 (1983) 4 p. 186 ff describe Flow switch, which is essentially the Coanda effect as a wall effect and use the vortex effect. These too Switching elements are available with up to 1000 mm length comparable pipe dimensions, for use in car exhaust systems too large.
Der Coanda-Effekt als Haftströmung entlang gekrümmter Wände wird in zahlreichen weiteren Patenten genutzt: US 5435489; US 5577294; US 5957413; US 5438429; US 5658141.The Coanda effect as adhesive flow along curved walls is used in numerous other patents: US 5435489; US 5577294; US 5957413; US 5438429; US 5658141.
Vor dem Hintergrund der vorstehend dargelegten Nachteile des Standes der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen insbesondere für Abgasanlagen von Kraftfahrzeugen geeigneten Strömungsschalter zu entwickeln, der keine mittels nach außen geführter Wellen betätigten Verschlußelemente und somit keine abzudichtenden Lager für solche Wellen erfordert, der nur vergleichsweise geringe Strömungsverluste produziert, bei einem möglichst präzisen Schaltpunkt bistabile Schaltzustände ermöglicht, einen geringen mechanischen Fertigungsaufwand verursacht und annehmbare geometrische Abmessungen im Vergleich zur Gesamtanlage zuläßt. Besonders bevorzugt soll dabei der Strömungsschalter wahlweise sowohl als fremdgesteuerte Vorrichtung als auch als autonomes, aus sich selbst heraus wirkendes Schaltelement ausgeführt sein können.Against the background of the disadvantages set out above The prior art is the subject of the present invention the task is based, in particular for exhaust systems of motor vehicles suitable flow switch develop, the no outward guided waves operated closure elements and thus no sealed Bearings for such waves requires only comparatively low flow losses produced, if possible precise switching point enables bistable switching states, caused a small mechanical manufacturing effort and acceptable geometric dimensions compared to Entire facility allows. Especially preferred is the Flow switch either as externally controlled Device as well as autonomous, out of itself acting switching element can be executed.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen Strömungsschalter mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Der Strömungsschalter nach der vorliegenden Erfindung umfaßt somit einen Zuströmkanal, eine Coanda-Tulpe, mindestens zwei Auslaßkanäle und einen Verdrängerkörper. Der Verdrängerkörper ist dabei im Bereich der Coanda-Tulpe angeordnet. Der Verdrängerkörper weist eine Anströmfläche auf, der in Strömungsrichtung ein Mantel nachgeordnet ist; erfindungsgemäß ist dabei die Lage zumindest der Anströmfläche in Strömungsrichtung veränderbar.According to the invention this object is achieved by a Flow switch with the features of claim 1. The Flow switch according to the present invention comprises thus an inflow channel, a Coanda tulip, at least two outlet channels and a displacement body. Of the Displacer is in the field of Coanda tulip arranged. The displacer has an inflow surface on, which is downstream of a jacket in the flow direction; According to the invention, the position is at least the inflow area changeable in the flow direction.
Die erfindungsgemäß vorgesehene Lageveränderbarkeit der Anströmfläche des Verdrängerkörpers in Strömungsrichtung begünstigt in Verbindung mit den übrigen Merkmalen des erfindungsgemäßen Schaltelements die Reproduzierbarkeit des Schaltpunkts, d.h. sie unterstützt maßgeblich, daß das Schaltelement möglichst präzise bei einem bestimmten, vorgegebenen Schaltpunkt von einem ersten Schaltzustand auf einen zweiten Schaltzustand umschaltet. Dies gilt unabhängig davon, ob der Strömungsschalter als passives Schaltelement oder aber als aktives, fremdgesteuertes Schaltelement (s.u.) ausgeführt ist.The inventively provided Lageveränderbarkeit the Flow surface of the displacer in the flow direction favors in conjunction with the other features of the switching element according to the invention the reproducibility of Switching point, i. she strongly supports that Switching element as precisely as possible at a certain, predetermined switching point of a first switching state switches a second switching state. this applies regardless of whether the flow switch as passive Switching element or as active, externally controlled Switching element (s.u.) Is executed.
Eine erste bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß nur die Anströmplatte mit der Anströmfläche lageveränderbar ist, wohingegen die verbleibenden Bauteile des Verdrängerkörpers ortsfest angeordnet sind; dies resultiert in einem besonders geringen Bauaufwand. Diese Bauweise ist allerdings nicht zwingend; vielmehr kann beispielsweise zusammen mit der Anströmplatte auch ein Teil des Mantels des Verdrängerkörpers oder der gesamte Mantel in Strömungsrichtung lageveränderbar sein.A first preferred embodiment of the invention is characterized This is characterized by the fact that only the Anströmplatte with the Flow surface is variable in position, whereas the remaining components of the displacer stationary are arranged; This results in a special low construction costs. This construction is not absolutely; Rather, for example, together with the Anströmplatte also a part of the jacket of the displacer or the entire jacket in the flow direction be variable in position.
Was die geometrische Form der Anströmfläche angeht, so besteht hier eine Gestaltungsbreite. So kann die Anströmfläche eben, mehr oder weniger konvex gewölbt oder mehr oder weniger konkav gewölbt ausgeführt sein. Besonders hervorhebenswert ist dabei, daß der erfindungsgemäße Strömungsschalter bei ebener Ausführung der Anströmfläche für die meisten Anwendungsfälle ausreichend gute Schaltergebnisse liefert. Auf diese Weise lassen sich Strömungsschalter nach der vorliegenden Erfindung besonders kostengünstig herstellen.As for the geometric shape of the inflow, so exists here a design width. So the inflow area even, more or less convex or more or less concave. Especially It should be emphasized that the invention Flow switch with level design of the inflow surface sufficiently good switching results for most applications supplies. In this way, flow switch can be particularly inexpensive according to the present invention produce.
Letzteres gilt erst recht, wenn der Mantel zylindrisch ausgeführt ist. Bei dieser Bauweise ergibt sich im übrigen eine klar definierte Abreißkante im Bereich des Übergangs von der Anströmfläche zur Mantelfläche, was wiederum günstig ist im Hinblick auf das Schaltverhalten.The latter applies even more if the jacket is cylindrical is executed. In this construction results in the rest a clearly defined tear-off edge in the area of the transition from the inflow surface to the lateral surface, which in turn is favorable in terms of switching behavior.
Der Zuströmkanal kann als einfaches zylindrisches Rohr ausgeführt sein, an das die Coanda-Tulpe unmittelbar anschließt. Besonders bevorzugt ist er indessen als zylindrisches Rohr mit einer zusätzlichen konischen Erweiterung mit anschließendem vorzugsweise zylindrischen Kanalabschnitt ausgebildet. Die Coanda-Tulpe schließt bei dieser Ausführungsform der Erfindung zweckmäßigerweise an jenen zylindrischen Kanalabschnitt an.The inflow channel can be designed as a simple cylindrical tube to which the Coanda tulip immediately adjoins. However, it is particularly preferred as cylindrical Pipe with an additional conical extension followed by a preferably cylindrical channel section educated. The Coanda tulip closes at this Embodiment of the invention advantageously to those cylindrical channel section on.
Der Mantel des Verdrängerkörpers ist vorzugsweise im wesentlichen zylindrisch ausgeführt. Bei spezifischen Schaltaufgaben kann der Mantel indessen auch Sonderformen aufweisen, beispielsweise indem er kegelförmig oder faßartig ausgebildet ist. Der Verdrängerkörper ist bevorzugt so dimensioniert und angeordnet, daß die Anströmfläche innerhalb der Coanda-Tulpe oder in einem stromaufwärts hierzu liegenden zylindrischen Kanalabschnitt angeordnet ist. Der Mantel befindet sich bevorzugt im Erweiterungsbereich der Coanda-Tulpe; er erstreckt sich in diesem Falle vollständig oder teilweise innerhalb der Coanda-Tulpe. Die Auslaßkanäle sind vorzugsweise konzentrisch angeordnet und mit Fangräumen versehen, die in ihrem Strömungsquerschnitt größer als die eigentlichen Auslaßkanäle ausgebildet sind. Der äußere Auslaßkanal schließt zweckmäßigerweise unmittelbar an die Coanda-Tulpe an. The jacket of the displacer is preferably in essentially cylindrical. At specific Switching tasks, however, the jacket can also special forms have, for example, by being conical or barrel-like is trained. The displacer is preferred dimensioned and arranged so that the inflow surface inside the Coanda Tulip or in an upstream arranged for this cylindrical channel section is. The jacket is preferably in the extension area the Coanda tulip; he extends in this case completely or partially within the Coanda tulip. The Outlet passages are preferably arranged concentrically and provided with catching spaces in their flow cross-section larger than the actual outlet channels are formed. The outer outlet channel closes expediently immediately to the Coanda tulip.
Der Verdrängerkörper ist je nach Schaltaufgabe als Voll- oder mindestens teilweise als Hohlkörper ausgebildet. Der einfachste und somit kostengünstigste Aufbau ist eine ebene Anströmfläche, der in Strömungsrichtung ein zylindrischer Rohrabschnitt als Mantel nachgeordnet ist. Für die Erfüllung der einfachsten Schaltaufgaben ist nicht einmal ein stromabwärts gerichteter Abschluß erforderlich.Depending on the switching task, the displacement body is or at least partially formed as a hollow body. Of the simplest and thus most cost-effective construction is a level Inflow area, which in the flow direction is a cylindrical Pipe section is arranged downstream as a jacket. For the Fulfillment of the simplest switching tasks is not even a downstream termination required.
Will man jedoch den Schaltpunkt auch unter ungünstigen Bedingungen auf einen genau definierten Massenstrom einstellen, sind erfindungsgemäß folgende Zusatzmaßnahmen anwendbar:
- Die Anströmfläche kann eben, konkav oder konvex geformt sein.
- Der Durchmesser der Anströmfläche kann wahlweise größer, kleiner oder gleich dem äußeren Umfang des Mantels gewählt werden.
- Der äußere Umfang der Anströmfläche kann eine Fase und/oder eine Kante oder einen Grenzschichtzaun aufweisen, scharfkantig oder abgerundet sein. Die Anordnung von Unterbrechungen, Zacken oder beliebige Unregelmäßigkeiten sind möglich.
- Der Mantel kann als Zylinder, Kegel, faßartig oder wellig ausgebildet sein.
- Der stromabwärts gerichtete Abschluß des Verdrängerkörpers kann entfallen (s.o.), oder als im wesentlichen ebene Scheibe, als Halbkugel oder als sonstiges geeignetes Strömungsprofil ausgebildet sein.
- Bei bestimmten geometrischen Anforderungen an den Einbauraum kann das System aus Coanda-Tulpe, Verdrängerkörper, Zuströmkanal und Auslaßkanälen von der koaxialen, axialsymmetrischen Form abweichen. In diesem Sinne kommt beispielsweise zur besonders flachen Ausführung des Schaltelements eine zweidimensionale Gestaltung mit einer ebenen Umströmung des Verdrängungskörpers in Betracht.
- The inflow surface may be flat, concave or convex.
- The diameter of the inflow surface can be chosen to be larger, smaller or equal to the outer circumference of the shell.
- The outer circumference of the inflow surface may have a chamfer and / or an edge or a boundary layer fence, be sharp-edged or rounded. The arrangement of interruptions, spikes or any irregularities are possible.
- The jacket can be designed as a cylinder, cone, barrel-like or wavy.
- The downstream completion of the displacer may be omitted (see above), or be formed as a substantially flat disc, as a hemisphere or other suitable flow profile.
- For certain geometric requirements on the installation space, the system of Coanda tulip, displacer, inflow and outlet channels may differ from the coaxial, axially symmetric shape. In this sense, for example, the particularly flat design of the switching element is a two-dimensional design with a flat flow around the displacement body into consideration.
Die Wirkungsweise der Erfindung ist folgende:The operation of the invention is as follows:
Die Handhabung der erfindungsgemäßen Lösung kann auf zweierlei Art erfolgen: Entweder arbeitet der Strömungsschalter aus sich selbst heraus, passiv, autonom, oder der Schaltvorgang wird von außen durch einen aktiven, manuellen und/oder steuerungstechnischen Eingriff beliebig eingeleitet.The handling of the solution according to the invention can done two ways: either works the flow switch out of oneself, passively, autonomously, or the Switching is done externally by an active, manual and / or control engineering initiated arbitrarily.
Wird in einem Prozeß gewünscht, daß zum Beispiel unterhalb
eines vorgegebenen Wertes für die Gasgeschwindigkeit, den
Massenstrom oder den Volumendurchsatz die Strömung durch
Rohr 1 und oberhalb des Schaltpunktes in Rohr 2 geleitet
wird, dann ist die autonome Schaltaufgabe vorteilhaft.Is desired in a process that, for example, below
a predetermined value for the gas velocity, the
Mass flow or the volume flow through the flow
Pipe 1 and passed above the switching point in
Je nach Vorgabe des Schaltpunktes ist der erfindungsgemäße Verdrängerkörper in einer definierten Position innerhalb der Coanda-Tulpe angeordnet. Der Anordnungspunkt hängt von den konkreten Prozeßparametern und der Strömungsführung im System ab. Versuche haben gezeigt, daß je nach Prozeßführung ein definierbares Schaltfenster existiert, das durch meist zwei axiale Positionslagen der ebenen Anströmfläche innerhalb der Coanda-Tulpe und/oder des Zuströmrohres begrenzt wird und durch die oben beschriebenen zusätzlichen Maßnahmen verschoben werden kann. Die Grenzen zeigen sich durch instabile Strömungszustände, die sich durch ein wechselseitiges Umschlagen der Strömung in die eine oder andere Schaltrichtung darstellen. Außerhalb dieser Grenzen erfolgt keine Schaltung.Depending on the specification of the switching point of the invention Displacer in a defined position within the Coanda tulip arranged. The location depends on the concrete process parameters and the flow guidance in the System off. Experiments have shown that depending on the process a definable switching window exists, the by usually two axial position positions of the flat inflow surface inside the Coanda tulip and / or the inflow pipe is limited and by the additional described above Measures can be postponed. The limits show up by unstable flow conditions, which are by a mutual turning of the flow in the represent one or the other switching direction. Outside These limits are not switched.
Die vorstehend erläuterten Grenzen werden zum Umschalten genutzt. Innerhalb der beiden Grenzlagen strömt das Fluid entlang der Coanda-Tulpe radial nach außen. Außerhalb der Grenzen ist die Strömung axial ausgerichtet. Durch den Zustromkanal fließt der ungeteilte Abgasstrom dem Strömungsschalter zu. In einer ersten Schaltposition befindet sich die Anströmfläche zum Beispiel in der Ebene, die aus dem Ansatz der Coanda-Tulpe an den zylindrischen Kanalabschnitt gebildet wird. Die Strömung teilt sich, formt eine Ringströmung, die sich innen unmittelbar an der Außenkante der Anströmplatte ablöst, sich im äußeren Bereich an die Coanda-Tulpe anlegt und in den äußeren Auslaßkanal abgeleitet wird. Stromabwärts des Verdrängerkörpers entsteht eine Wirbelzone, die sich vom Nachlauf bis in den inneren Auslaßkanal erstreckt und den inneren Auslaßkanal strömungstechnisch verschließt. In einer zweiten Schaltposition befindet sich die Anströmfläche stromaufwärts der Stellung der ersten Schaltposition, und zwar im zylindrischen Kanalabschnitt des Zuströmkanals. Die Strömung bildet unmittelbar hinter der Außenkante der Anströmplatte auf dem Umfang der Mantelfläche einen Ablösewirbel, doch die Strömung wird gezwungen, sich wieder an die Mantelfläche des Verdrängerkörpers anzulegen. Die Strömung richtet sich axial aus und löst nun im äußeren Bereich von der Coanda-Tulpe ab. Die Strömung wird nun vom Verdrängerkörper so geführt, daß sie sich auch im Nachlauf des Verdrängerkörpers anlegt und durch den inneren Auslaßkanal abgeleitet wird. Im Nachlauf der Coanda-Tulpe bildet sich ein umlaufender Ringwirbel, der den äußeren Auslaßkanal strömungstechnisch verschließt.The above-explained limits become to switch used. Within the two boundary layers, the fluid flows along the Coanda tulip radially outward. Except for Borders, the flow is axially aligned. By the Inflow channel flows the undivided exhaust gas flow to the Flow switch too. In a first switching position For example, if the inflow surface is in the plane, from the approach of the Coanda tulip to the cylindrical one Channel section is formed. The flow splits, Forms a ring flow, the inside immediately at the Outer edge of Anströmplatte detaches, in the outer Area at the Coanda tulip and in the outer Outlet channel is derived. Downstream of the displacer creates a vortex zone extending from the wake to extends into the inner outlet channel and the inner Outlet channel closes fluidically. In a second switching position is the inflow surface upstream of the position of the first shift position, and although in the cylindrical channel section of the inflow channel. The Flow forms immediately behind the outer edge of the Anströmplatte on the circumference of the lateral surface a separation vortices, but the current is forced to turn back on to apply the lateral surface of the displacer. The Flow aligns axially and now dissolves in the outer Area from the Coanda tulip. The flow is now from the Displacer guided so that they are also in the wake the displacement body applies and through the inner outlet channel is derived. In the wake of the Coanda tulip forms a circumferential ring vortex, the outer outlet channel fluidically closes.
Die Schaltung der Strömung wird erfindungsgemäß durch folgende Vorgänge eingeleitet:The circuit of the flow is inventively initiated the following operations:
Die autonom wirkenden Lösungen:The autonomous solutions:
Eine erste autonom wirkende Lösung nutzt das Gleichgewicht zwischen der Kraft des auf die Anströmfläche wirkenden Staudrucks und einer auf die bewegbare Anströmplatte wirkenden Feder, die vorzugsweise im Inneren des Verdrängerkörpers angeordnet ist.A first autonomous solution uses equilibrium between the force of acting on the inflow surface Dynamic pressure and one on the movable Anströmplatte acting spring, preferably inside the Displacer is arranged.
Bei geringem Abgasmassenstrom befindet sich zum Beispiel die ebene Anströmfläche in einer ersten Schaltlage innerhalb des zylindrischen Kanalabschnitts. Die Strömung legt sich an die Mantelfläche des Verdrängerkörpers an und wird durch die erfindungsgemäße Form des Verdrängerkörpers dem innenliegenden Auslaßkanal zugeführt. Mit steigendem Abgasmassenstrom steigt der Staudruck auf die Anströmfläche. Die Anströmfläche verschiebt sich in Strömungsrichtung entgegen der Rückstellkraft der Feder, bis der zweite Schaltpunkt im Ansatzbereich der Coanda-Tulpe erreicht ist. Die Strömung legt sich nicht mehr an die zylindrische Mantelfläche des Verdrängerkörpers, sondern an die Coanda-Tulpe an und gelangt durch den äußeren Auslaßkanal. Ein weiterer Schaltbereich befindet sich innerhalb der Coanda-Tulpe. Er ist durch die oben beschriebene zweite Grenze markiert. Die Anströmfläche ist zunächst so angeordnet, daß die Strömung entlang der Coanda-Tulpe in den äußeren Strömungskanal abgeleitet wird. Steigert man nun den Massenstrom, dann steigt der Staudruck und die Anströmfläche bewegt sich stromabwärts über die zweite Grenzlinie. Es kommt zum Umschlag der Strömung. Sie legt sich wieder an den Verdrängerkörper an.At low exhaust gas mass flow is for example the flat inflow surface in a first switching position within the cylindrical channel section. The flow attaches to the lateral surface of the displacer and is due to the inventive shape of the displacement supplied to the internal outlet channel. With rising Exhaust gas mass flow increases the back pressure on the inflow. The inflow area shifts in the direction of flow against the restoring force of the spring until the second switching point at the base of the Coanda tulip is reached. The current is no longer attached to the cylindrical outer surface of the displacer, but at the Coanda tulip and passes through the outer outlet channel. Another switching area is located inside the Coanda tulip. He is through the second one described above Border marked. The inflow is initially so arranged the flow along the Coanda tulip in the outer flow channel is derived. One increases now the mass flow, then the back pressure and the Run-on surface moves downstream over the second Boundary line. It comes to the envelope of the flow. she lays back to the displacer.
Eine weitere autonom wirkende Lösung nutzt die Wärmeausdehnung fester, flüssiger oder gasförmiger Mittel, die beispielsweise in Inneren des Verdrängerkörpers zur Bewegung der Anströmfläche angeordnet sind. Hier ergibt sich ein temperaturabhängiges Umschalten des Strömungsschalters.Another autonomous solution uses thermal expansion solid, liquid or gaseous medium, the for example, in the interior of the displacer for Movement of the inflow surface are arranged. Here results a temperature-dependent switching of the flow switch.
Bei einer fremdgesteuerten Lösung ist beispielsweise ein äußerer Druck- oder Unterdruckgeber mit dem Innenraum des Verdrängerkörpers verbunden. Durch die Wechselwirkung von Staudruck, Innendruck, einem ggf. vorgesehenen Federelement und äußerem Druckgeber kann man die Anströmfläche je nach Wunsch positionieren. Auch die Verschiebung des vollständigen Verdrängerkörpers ist möglich.In an externally controlled solution, for example, a external pressure or vacuum sensor with the interior of the Displacer connected. Through the interaction of Back pressure, internal pressure, a possibly provided spring element and external pressure sensor can be the inflow depending on Position your wish. Also the shift of complete displacement is possible.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung bestehen darin, daß sowohl autonom- als auch fremdgesteuerte Ausführungen möglich sind und die vielfältigen Einsatzbedingungen abgedeckt werden können.The advantages of the solution according to the invention are that both autonomous and externally controlled versions possible and the diverse conditions of use can be covered.
Autonome Lösungen sind insbesondere für den Einsatz in semiaktiven Schalldämpfern von Interesse, wenn bei einem geringen Abgasmassenstrom ein erster Strömungsweg und bei höherem Abgasmassenstrom ein zweiter Strömungsweg oder beide Strömungswege zu bevorzugen sind.Autonomous solutions are especially for use in Semi-active mufflers of interest, if at one low exhaust gas mass flow a first flow path and at higher exhaust gas mass flow a second flow path or Both flow paths are to be preferred.
Unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung wird nachstehend die vorliegende Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erklärt. Dabei zeigt
- Figur 1
- eine erste bevorzugte Ausführungsform eines Strömungsschalters nach der vorliegenden Erfindung in Schaltzustand 1,
Figur 2- den Strömungsschalter gemäß Fig. 1 in
Schaltzustand 2 und Figur 3- eine zweite bevorzugte Ausführungsform eines Strömungsschalters nach der vorliegenden Erfindung.
- FIG. 1
- a first preferred embodiment of a flow switch according to the present invention in switching state 1,
- FIG. 2
- the flow switch of FIG. 1 in switching
state 2 and - FIG. 3
- A second preferred embodiment of a flow switch according to the present invention.
Die Figuren 1 und 2 zeigen den als Hybridschaltelement
ausgeführten Strömungsschalter, bestehend aus einem
Zuströmkanal 1 mit konischer Erweiterung 2 und
zylindrischem Kanalabschnitt 3, an den sich die Coanda-Tulpe
5 und ein äußerer Auslaßkanal 11 mit Fangraum 13
anschließen. Der innere Auslaßkanal 12 mit Fangraum 14
befindet sich stromabwärts hinter dem Verdrängerkörper 6. Figures 1 and 2 show that as a hybrid switching element
executed flow switch, consisting of a
Inflow channel 1 with
Der Verdrängerkörper 6 weist eine stirnseitig an einer
Anströmplatte 25 angeordnete ebene Anströmfläche 7 mit
äußerer Kante 15, einen zylindrischen Mantel 8, einen
Nachlauf 9 und eine als Feder ausgebildete Stelleinrichtung
10, die sich im Inneren des Verdrängerkörpers 6 abstützt,
auf. Die Anströmplatte 25 ist in Strömungsrichtung
verschiebbar geführt, und zwar mittels der zentralen
Führungsstange 26. Der Zuströmkanal 1 umfaßt eine konische
Erweiterung 2 und einen weiteren zylindrischen Kanalabschnitt
3.The
In Figur 1 befindet sich die ebene Anströmfläche 7 im
Bereich des Ansatzes 4 der Coanda-Tulpe 5 an den
zylindrischen Kanalabschnitt 3. In Figur 2 ist die ebene
Anströmfläche 7 aufgrund des auf die Anströmfläche
wirkenden geringen Staudrucks, der aus einem gegenüber Fig.
1 reduzierten Massenstrom resultiert, entgegen der
Strömungsrichtung in den zylindrischen Kanalabschnitt 3
hinein verschoben.In Figure 1, the
In einem ersten Ausführungsbeispiel besteht die Schaltaufgabe
darin, bei niedrigem Massendurchsatz das Abgas
durch einen inneren Auslaßkanal 12 zu leiten. Bei großem
Massenstrom soll das Abgas durch den Ringquerschnitt
zwischen äußerem Auslaßkanal 11 und innerem Auslaßkanal 12
abgeleitet werden.In a first embodiment, the switching task
therein, at low mass flow rate, the exhaust gas
to pass through an
Die Feder als Stelleinrichtung 10 befindet sich in der
Ausgangssituation bei niedrigem Abgasmassenstrom 20 in
einem definierten Vorspannungszustand. Die ebene Anströmfläche
7 ist im zylindrischen Kanalabschnitt 3
positioniert. Der Abgasmassenstrom 20 teilt sich an der
ebenen Anströmfläche 7, löst an der äußeren Kante 15 ab,
bildet einen kleinen Ablösewirbel 16, der aber erlaubt, daß
sich das Fluid wieder an die zylindrische Mantelfläche 8
des Verdrängerkörpers 6 anlegt. An der Innenfläche der
Coanda-Tulpe 5 löst der Abgasmassenstrom 20 ab und bildet
ein umlaufendes Wirbelgebiet 17, das die Strömung
stabilisiert und zum inneren Fangraum 14 bzw. zum inneren
Auslaßkanal 12 führt. Mit steigendem Massendurchsatz erhöht
sich der Staudruck auf die ebene Anströmfläche 7. Die ebene
Anströmfläche 7 verschiebt sich axial in Strömungsrichtung.
Im Schaltpunkt 2 befindet sich die ebene Anströmfläche 7 in
Bereich des Ansatzes 4 der Coanda-Tulpe 5. Die Form der
Strömung schlägt um und bildet sich jetzt gemäß Fig. 1 aus.
Der Abgasmassenstrom 20 legt sich nicht mehr an die Mantelfläche
8 des Verdrängerkörpers 6 an. Es bilden sich hinter
dem Nachlauf 9 ein großes Wirbelgebiet 18, das von der
Kante 15 bis zum inneren Fangraum 14 reicht und den
innenliegenden Auslaßkanal 12 strömungstechnisch
verschließt. Auf dem äußeren Umfang legt sich der Abgasmassenstrom
20 an die Coanda-Tulpe 5 an, bildet eine
stabile Ringströmung 19, die über den äußeren Fangraum 13
und den äußeren Auslaßkanal 11 abgeleitet wird.The spring as adjusting
Ist gefordert, daß im Schaltpunkt 2 ein Teil des Abgases
weiterhin durch den inneren Auslaßkanal 12 strömt,
erweitert man den inneren Fangraum 14 so, daß ein Teil der
Ringströmung 19 auch durch den inneren Auslaßkanal 12
abgeleitet wird.Is required that in switching
In einem weiteren Ausführungsbeispiel, Figur 3, ist
anstelle des Federelements 10 ein Wellrohrkompensator 22
zwischen Anströmfläche 7 und Mantelfläche 8 angeordnet. Der
komplette Verdrängerkörper 6 bildet einen geschlossenen
Hohlkörper, der mit einem Fluid gefüllt ist. Die Wärmedehnung
des eingeschlossenen Fluides führt bei
Temperaturerhöhung zur Verschiebung der ebenen Anströmfläche
7. Je nach der Temperatur des Abgases, der Größe des
Staudrucks auf die Anströmfläche 7 und der Federsteifigkeit
des Wellrohrkompensators 22 lassen sich so weitere autonome
Schaltkombinationen erzeugen. In a further embodiment, Figure 3, is
instead of the
Den Variationsmöglichkeiten zur Lageveränderung der
Anströmfläche 7 sind keine Grenzen gesetzt.The variation possibilities for the change of position of the
Will man das System fremd ansteuern, verbindet man
zusätzlich den druckdicht abgeschlossenen Verdrängerkörper
6 gemäß Figur 3 über eine Verbindungsleitung 21 mit einem
externen druckmittelbetriebenen Stellorgan 23. Die Lage der
Anströmfläche 7 kann man so pneumatisch oder hydraulisch
durch die Vergrößerung oder Verkleinerung des Innendrucks
verändern.If you want to control the system externally, you connect
in addition the pressure-tight
Claims (22)
- A flow switch comprising an afflux channel (1), a coanda bell (5), at least two outlet channels (11 and 12) and a displacing piece (6) arranged in the region of the coanda bell (5) and comprising a flow-impinged face (7) and a shell (8),
characterized in that
the position of the flow-impinged face (7) can be adjusted in the direction of flow. - The flow switch according to claim 1,
characterized in that
the flow-impinged face (7) is connected with an actuating device (10). - The flow switch according to claim 2,
characterized in that
the actuating device (10) is configured as a spring element or a thermal expansion element. - The flow switch according to any of the claims 1 to 3,
characterized in that
a corrugated pipe type compensator (22) is arranged between the flow-impinged face (7) and the shell (8) in such a manner that the displacing piece (6) forms a closed, hermetically sealed hollow piece filled with a fluid (24). - The flow switch according to claim 4,
characterized in that
the closed, hermetically sealed displacing piece (6) is connected through a connecting conduit (21) with an actuating member (22) which is operated by a pressurized medium. - The flow switch according to any of the claims 1 to 5,
characterized in that
the displacing piece (6) is arranged so as to be movable. - The flow switch according to any of the claims 1 to 6,
characterized in that
the outlet channels (11, 12) are arranged concentrically to each other and are each provided with a conical or cylindrical collecting space (13, 14). - The flow switch according to claim 7,
characterized in that
the exterior collecting space (13) adjoins the coanda bell (5) with a radially outward offset. - The flow switch according to claim 7 or claim 8,
characterized in that
the inner outlet channel (12) is arranged at a distance behind and downstream of the displacing piece (6). - The flow switch according to any of the claims 1 to 9,
characterized in that
the displacing piece (6) has a ball-shaped or planar trailing portion (9) at the end which is oriented downstream. - The flow switch according to any of the claims 1 to 10,
characterized in that
the shell (8) of the displacing piece (6) is configured so as to be substantially cylindrical and is preferably arranged in the flaring portion of the coanda bell (5). - The flow switch according to any of the claims 1 to 11,
characterized in that
the displacing piece (6) is configured as a hollow piece. - The flow switch according to any of the claims 1 to 12,
characterized in that
the flow-impinged face (7) of the displacing piece (6) is configured so as to be substantially planar and is preferably arranged within the coanda bell (5). - The flow switch according to any of the claims 1 to 13,
characterized in that
the exterior rim of the flow-impinged face (7) is larger or smaller than or equal to the outer diameter of the shell (8). - The flow switch according to any of the claims 1 to 14,
characterized in that
the shell (8) is configured so as to be conical, barrel-shaped or corrugated. - The flow switch according to any of the claims 1 to 15,
characterized in that
the flow-impinged face (7) of the displacing piece (6) is configured so as to be planar, concave or convex. - The flow switch according to any of the claims 1 to 16,
characterized in that
the flow-impinged face (7) in the region of the joint (4) of the coanda bell (5) is arranged at the afflux channel (1) or a cylindrical channel section (3) of the afflux channel (1) or within the coanda bell (5). - The flow switch according to any of the claims 1 to 17,
characterized in that
the exterior rim of the flow-impinged face (7) is sharp-edged, cut-off, rounded, configured so as to have gaps or provided with a stall fence or with irregular elevations and/or depressions. - The flow switch according to any of the claims 1 to 18,
characterized in that
openings are arranged in the flow-impinged face (7) and/or in the shell (8), which connect the interior space of the displacing piece (6) with the main flow. - The flow switch according to claim 19,
characterized in that
the openings in the displacing piece (6) or in the coanda bell (5) are connected via connecting conduits with a further fluid-containing pressure source. - The flow switch according to claim 20,
characterized in that
the additional pressure source is either an upstream or downstream section of the channel profile itself or is a pressurized container or vacuum container. - The flow switch according to any of the claims 1 to 21,
characterized in that
the system comprised of coanda bell (5), displacing piece (6), afflux channel (1) and outlet channels (11, 12) is configured so as to be not concentrical.
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