EP1244868B1 - Fluidic switching element - Google Patents

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EP1244868B1
EP1244868B1 EP00993784A EP00993784A EP1244868B1 EP 1244868 B1 EP1244868 B1 EP 1244868B1 EP 00993784 A EP00993784 A EP 00993784A EP 00993784 A EP00993784 A EP 00993784A EP 1244868 B1 EP1244868 B1 EP 1244868B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
switching element
element according
fluidic switching
displacement body
fluidic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP00993784A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1244868A2 (en
Inventor
Marek Birke
Gerhard Dr. Elfinger
Wolfgang Dr. Hahnl
Jürgen Klement
Andreas Mayr
Mark Dr. Olesen
Klaus Regenold
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Faurecia Emissions Control Technologies Germany GmbH
Original Assignee
ArvinMeritor Emissions Technologies GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ArvinMeritor Emissions Technologies GmbH filed Critical ArvinMeritor Emissions Technologies GmbH
Publication of EP1244868A2 publication Critical patent/EP1244868A2/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1244868B1 publication Critical patent/EP1244868B1/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • 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
    • 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 fluidic switching element according to the preamble of claim 1.
  • a major problem of such fluidic switching elements is the stability of the respective switching state.
  • To maintain stable switching states is regular requires a circulation flow, which in the known technical solutions through a concave baffle, DE 197 29 563, or a recess in the wedge between the two outputs, A.W. Right, p. 92, generated becomes.
  • This recess or concave annular surface is opposite the narrowest flow cross section arranged. in the narrowest flow cross-section occur but the largest Flow velocities.
  • 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.
  • the task is based, in particular for exhaust systems of Motor vehicles suitable fluidic switching element to develop, the only comparatively low flow losses produced, with a precise switching point bistable switching states allows a low mechanical Manufacturing costs caused and acceptable geometric Dimensions compared to the overall system permits.
  • the fluidic switching element optionally both as an externally controlled device and as an autonomous, self-acting switching element can be executed.
  • the fluidic switching element thus comprises an inflow channel, a Coanda tulip, at least two outlet channels and a displacement body.
  • the displacer is in the area of the Coanda tulip arranged.
  • the displacer has a substantially plane inflow surface, to which in the flow direction a jacket connects; the transition from the inflow surface the jacket is defined by a tear-off.
  • the inventively provided on the displacement body tear-off favors in conjunction with the other features the switching element according to the invention the reproducibility of the switching point, i. she significantly supports that the switching element as precise as possible at a certain, predetermined switching point of a first switching state switched to a second switching state. This Regardless of whether the switching element as a passive Switching element or as active, externally controlled Switching element (s.u.) Is executed.
  • 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 Leading surface which with a cylindrical pipe section is connected as a coat.
  • Shift task is not even a downstream Completion required.
  • the handling of the solution according to the invention can be carried out in two ways: Either the switching element works out of itself, passively, autonomously, or the switching process is initiated arbitrarily from the outside by an active, manual and / or control technology intervention.
  • 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 undivided exhaust gas mass flow flows through the inflow channel.
  • the fluid flows through the inflow pipe to the displacer, is through the Displacer deflected and dissolves the invention provided tear-off edge, i. depending on constructive Execution of the outer edge of the inflow surface, the boundary layer fence or the edge of the inflow surface defined and reproducible from the displacer and forms a Randwirbel, who after a short run again at the Coat applies.
  • the flow is detached and forms a large peripheral vortex, which is the second outflow channel, in concentric design the radially outside lying, closes.
  • the fluid flows through the first Outflow channel, the central tube.
  • the vortex increases Circumference of the displacer. From a transfer point lays the flow is no longer connected to the displacer, the vortex area covers the central tube and closes it Formal and the current attaches to the Coanda tulip.
  • the fluid only flows through the second outer outflow channel.
  • the switching point can be through the above described Additional measures as desired to smaller or larger Mass flow values are shifted. So can by the Removal of fluid from a higher pressure level, for example from an upstream channel section, and Introduction into the displacer followed by discharge arranged on the circumference of the displacer Openings in the vortex area adjacent to the displacement body, the switching point shifted to smaller mass flows become. In a similar way, by aspiration of Fluid from the vortex area of the switching point to higher Mass flows are shifted.
  • the shift of the switching points can be different Measures to influence the spinal areas on Circumference of the displacer or the Coanda tulip to reach. These measures have been described above.
  • a first switching state that is the displacer associated valve open.
  • the flow will be at the deflected essentially flat inflow surface radially outward and forms a detachment vortex behind the outer tear-off edge. This vortex is prevented from coming back to be applied to the lateral surface of the displacer.
  • The takes place in that through the open valve and Finally, flow over the openings in the jacket fluid can.
  • the exhaust flow goes to the Coanda tulip, forms a ring flow and is so over the outer outlet channel derived.
  • the one associated with the Coanda tulip Control line is closed.
  • the advantage of the solution according to the invention is that No moving parts are arranged in the exhaust gas flow, the to Noise or jamming due to manufacturing inaccuracies and pollution as well as lead to leaks can.
  • FIGS. 1 and 2 show the fluidic switching element, consisting of an inflow 1 with conical extension 2 and cylindrical channel section 3, on which the Coanda tulip 5 and an outer outlet channel 11 with trap 13 connect.
  • the inner outlet channel 12 with trap 14th is located downstream of the displacer 6.
  • the displacement body 6 consists of a flat inflow surface 7 with outer tear-off edge 15, a cylindrical Sheath 8 and a trailer 9.
  • the displacement body 6 is formed as a hollow body, the provided on the circumference of the lateral surface 8 with openings 21 is on the other hand connected to a control line 20 is.
  • the exhaust gas mass flow 24 enters the fluidic switching element via the inflow line 1 a.
  • the displacer 6 forces a ring flow 19, which at the outer tear-off edge 15 replaces.
  • the ring flow 19 settles not by the cylindrical shell 8 of the displacer 6 on. It creates vortex area 18, which is the inner outlet channel 12 closes fluidically.
  • the Ring flow 19 lays in the outer area to the Coanda tulip 5 and passes through the catching space 13 in the outer Outlet channel 11.
  • the ring flow 19 settles after initial formation a separation vortex 16 immediately behind the tear-off 15 again to the cylindrical surface 8 of the displacement 6 on.
  • the rotating vortex area 17 and the vortex area 18 adopt a stabilizing for the respective flow direction Function.
  • control lines 20, 23 are either one or both control lines 20, 23 with the environment connected.
  • the advantage of this solution is that cooler ambient air is sucked in and the outer Switching elements not the high exhaust gas temperatures of the main flow subject and no additional control medium needed becomes.

Description

Die Erfindung betrifft ein fluidisches Schaltelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a fluidic switching element 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 197 29 666; EP 0902171; US 5,821,474; US 5,801,343; US 5,744,762; US 5,739,483; in Verbindung mit Abgaswärmetauschern: DE 198 17 391 A1; DE 197 15 939 C1; DE 198 17 340 A1; zur Abgasrückführung: DE 196 37 078 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) Issue 7/8; DE 197 29 666; EP 0902171; US 5,821,474; US 5,801,343; US 5,744,762; US 5,739,483; combined with Exhaust gas heat exchangers: DE 198 17 391 A1; DE 197 15 939 C1; DE 198 17 340 A1; for exhaust gas recirculation: DE 196 37 078 A1).

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.
Incidentally, mechanical components, consisting of shaft and bearing, always require a defined clearance, which is generally greater in cold plant than in the warm operating condition. These columns cause the following problems:
  • 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 197 09 432 A1 und die DE 197 29 563 A1 offenbaren demgegenüber die Verwendung gattungsmäßiger fluidischer Schaltelemente 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 197 09 432 A1 and DE 197 29 563 A1 disclose in contrast, the use of generic fluidic Switching elements 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 fluidischer Schaltelemente 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 197 29 563, 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. A major problem of such fluidic switching elements is the stability of the respective switching state. To maintain stable switching states is regular requires a circulation flow, which in the known technical solutions through a concave baffle, DE 197 29 563, or a recess in the wedge between the two outputs, A.W. Right, p. 92, generated becomes. This recess or concave annular surface is opposite the narrowest flow cross section arranged. in the narrowest flow cross-section occur but the largest Flow velocities. 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 fluidische Schaltelemente, 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 fluidic switching elements, which essentially has the Coanda effect as a wall effect and the vortex effect benefit. Also These 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 5,435,489; US 5,577,294; US 5,957,413; US 5,438,429; US 5,658,141.The Coanda effect as adhesive flow along curved walls is used in numerous other patents: US 5,435,489; US 5,577,294; US 5,957,413; US 5,438,429; US 5,658,141.

Vor dem Hintergrund der vorstehend dargelegten Nachteile des Standes der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein insbesondere für Abgasanlagen von Kraftfahrzeugen geeignetes fluidisches Schaltelement zu entwickeln, das 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 das fluidische Schaltelement 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 fluidic switching element to develop, the only comparatively low flow losses produced, with a precise switching point bistable switching states allows a low mechanical Manufacturing costs caused and acceptable geometric Dimensions compared to the overall system permits. Particularly preferred is the fluidic switching element optionally both as an externally controlled device and as an autonomous, self-acting switching element can be executed.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein fluidisches Schaltelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Das fluidische Schaltelement 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 im wesentlichen ebene Anströmfläche auf, an die sich in Strömungsrichtung ein Mantel anschließt; der Übergang von der Anströmfläche zum Mantel ist dabei durch eine Abreißkante definiert.According to the invention this object is achieved by a fluidic Switching element with the features of claim 1. The fluidic switching element according to the present invention thus comprises an inflow channel, a Coanda tulip, at least two outlet channels and a displacement body. The displacer is in the area of the Coanda tulip arranged. The displacer has a substantially plane inflow surface, to which in the flow direction a jacket connects; the transition from the inflow surface the jacket is defined by a tear-off.

Die erfindungsgemäß an dem Verdrängerkörper vorgesehene Abreißkante 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 das Schaltelement als passives Schaltelement oder aber als aktives, fremdgesteuertes Schaltelement (s.u.) ausgeführt ist.The inventively provided on the displacement body tear-off favors in conjunction with the other features the switching element according to the invention the reproducibility of the switching point, i. she significantly supports that the switching element as precise as possible at a certain, predetermined switching point of a first switching state switched to a second switching state. This Regardless of whether the switching element as a passive Switching element or as active, externally controlled Switching element (s.u.) Is executed.

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, die mit einem zylindrischen Rohrabschnitt als Mantel verbunden ist. Für die Erfüllung der einfachsten Schaltaufgabe 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 Leading surface, which with a cylindrical pipe section is connected as a coat. For the fulfillment of the simplest Shift task is not even a downstream Completion required.

Will man jedoch den Schaltpunkt auch unter ungünstigen Bedingungen auf einen genau definierten Massenstrom einstellen, sind erfindungsgemäß folgende Zusatzmaßnahmen anwendbar:

  • Die Anströmfläche kann mit geringer Krümmung 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.
  • In Anströmfläche und/oder Mantel können Öffnungen vorgesehen sein, die den Innenraum des Verdrängerkörpers mit der Hauptströmung verbinden.
  • Ggfs. vorgesehene Öffnungen im Verdrängerkörper und/oder an der Coanda-Tulpe können über Steuer- bzw. Verbindungsleitungen mit einem weiteren fluidhaltigen Druckniveau verbunden sein. Das zusätzliche Druckniveau kann insbesondere ein stromaufwärts oder stromabwärts vom Verdrängungskörper liegender Abschnitt der Abgasleitung selbst sein, oder ein Über- oder Unterdruckbehälter.
  • Je nach Schaltaufgabe können die Verbindungsleitungen Strömungsführungen für Zusatzfluid zum gewünschten Zuführort oder Steuerleitungen sein, die insbesondere mit einem Ventil oder einem sonstigen Stellorgan versehen sein können.
  • 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.
However, if you want to set the switching point even under unfavorable conditions to a well-defined mass flow, the following additional measures are applicable according to the invention:
  • The inflow surface can be concave or convex with a small curvature.
  • The diameter of the inflow surface can be selected 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.
  • Openings and / or sheaths may be provided with openings which connect the interior of the displacement body with the main flow.
  • If necessary. provided openings in the displacer and / or on the Coanda tulip may be connected via control or connecting lines with another fluid-containing pressure level. The additional pressure level may, in particular, be a section of the exhaust gas line which is located upstream or downstream of the displacement body itself, or an overpressure or a vacuum vessel.
  • Depending on the switching task, the connecting lines can be flow guides for additional fluid to the desired feed location or control lines, which can in particular be provided with a valve or another actuator.
  • 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 channel 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 das Schaltelement 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 be carried out in two ways:
Either the switching element works out of itself, passively, autonomously, or the switching process is initiated arbitrarily from the outside by an active, manual and / or control technology intervention.

Fall 1:Case 1:

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 tube 2 is, then the autonomous shift task is advantageous.

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.

Durch den Zuströmkanal fließt der ungeteilte Abgasmassenstrom. Bei niedriger Geschwindigkeit strömt das Fluid durch das Zuströmrohr dem Verdrängerkörper zu, wird durch den Verdrängerkörper abgelenkt und löst sich an der erfindungsgemäß vorgesehenen Abreißkante, d.h. je nach konstruktiver Ausführung dem äußeren Rand der Anströmfläche, dem Grenzschichtzaun bzw. der Kante der Anströmfläche definiert und reproduzierbar vom Verdrängerkörper ab und bildet einen Randwirbel, der sich nach kurzer Lauflänge wieder an den Mantel anlegt.The undivided exhaust gas mass flow flows through the inflow channel. At low speed, the fluid flows through the inflow pipe to the displacer, is through the Displacer deflected and dissolves the invention provided tear-off edge, i. depending on constructive Execution of the outer edge of the inflow surface, the boundary layer fence or the edge of the inflow surface defined and reproducible from the displacer and forms a Randwirbel, who after a short run again at the Coat applies.

Am Umfang der Coanda-Tulpe ist die Strömung abgelöst und bildet einen großen Randwirbel, der den zweiten Abströmkanal, bei konzentrischer Ausführung den radial außen liegenden, verschließt. Das Fluid strömt durch den ersten Abströmkanal, das Zentralrohr. At the circumference of the Coanda tulip, the flow is detached and forms a large peripheral vortex, which is the second outflow channel, in concentric design the radially outside lying, closes. The fluid flows through the first Outflow channel, the central tube.

Mit steigendem Massenstrom vergrößert sich der Wirbel am Umfang des Verdrängerkörpers. Ab einem Umschlagpunkt legt sich die Strömung nicht mehr an den Verdrängerkörper an, das Wirbelgebiet überdeckt das Zentralrohr, verschließt es förmlich und die Strömung legt sich an die Coanda-Tulpe an. Das Fluid strömt nur noch durch den zweiten äußeren Abströmkanal. Der Schaltpunkt kann durch die oben beschriebenen Zusatzmaßnahmen je nach Wunsch zu kleineren oder größeren Massenstromwerten verlagert werden. So kann durch die Entnahme von Fluid aus einem höheren Druckniveau, zum Beispiel aus einem stromaufwärts liegenden Kanalabschnitt, und Einleitung in den Verdrängerkörper mit anschließendem Austritt aus am Umfang des Verdrängerkörpers angeordneten Öffnungen in das am Verdrängerkörper anliegende Wirbelgebiet, der Schaltpunkt zu kleineren Massenströmen verlagert werden. In entsprechender Weise kann durch Absaugen von Fluid aus dem Wirbelgebiet der Umschaltpunkt zu höheren Massenströmen verlagert werden.As the mass flow increases, the vortex increases Circumference of the displacer. From a transfer point lays the flow is no longer connected to the displacer, the vortex area covers the central tube and closes it Formal and the current attaches to the Coanda tulip. The fluid only flows through the second outer outflow channel. The switching point can be through the above described Additional measures as desired to smaller or larger Mass flow values are shifted. So can by the Removal of fluid from a higher pressure level, for example from an upstream channel section, and Introduction into the displacer followed by discharge arranged on the circumference of the displacer Openings in the vortex area adjacent to the displacement body, the switching point shifted to smaller mass flows become. In a similar way, by aspiration of Fluid from the vortex area of the switching point to higher Mass flows are shifted.

Die Verlagerung der Umschaltpunkte kann man durch verschiedene Maßnahmen zur Beeinflussung der Wirbelgebiete am Umfang des Verdrängerkörpers oder der Coanda-Tulpe erreichen. Diese Maßnahmen wurden oben beschrieben.The shift of the switching points can be different Measures to influence the spinal areas on Circumference of the displacer or the Coanda tulip to reach. These measures have been described above.

Besteht die Absicht, auf das System aktiv einzugreifen, sind die Öffnungen im Verdrängerkörper und/oder in der Coanda-Tulpe mit druckmittelführenden Leitungen zu versehen, die zusätzliche Stellglieder enthalten. Derartige fremdgesteuerte Systeme wirken wie folgt.Is there an intention to actively intervene in the system, are the openings in the displacer and / or in the To provide Coanda tulip with pressure-carrying lines contain the additional actuators. such externally controlled systems act as follows.

In einem ersten Schaltzustand ist das dem Verdrängerkörper zugeordnete Ventil geöffnet. Die Strömung wird an der im wesentlichen ebenen Anströmfläche radial nach außen abgelenkt und bildet hinter der äußeren Abreißkante einen Ablösewirbel. Dieser Wirbel wird daran gehindert, sich wieder an die Mantelfläche des Verdrängerkörpers anzulegen. Das erfolgt dadurch, daß durch das geöffnete Ventil und schließlich über die Öffnungen im Mantel Fluid nachströmen kann. Die Abgasströmung legt sich an die Coanda-Tulpe an, bildet eine Ringströmung und wird so über den äußeren Auslaßkanal abgeleitet. Die mit der Coanda-Tulpe verbundene Steuerleitung ist dabei geschlossen.In a first switching state that is the displacer associated valve open. The flow will be at the deflected essentially flat inflow surface radially outward and forms a detachment vortex behind the outer tear-off edge. This vortex is prevented from coming back to be applied to the lateral surface of the displacer. The takes place in that through the open valve and Finally, flow over the openings in the jacket fluid can. The exhaust flow goes to the Coanda tulip, forms a ring flow and is so over the outer outlet channel derived. The one associated with the Coanda tulip Control line is closed.

In einer zweiten Schaltstellung werden die Steuerleitungen zum Verdrängerkörper verriegelt und die zur Coanda-Tulpe geöffnet. Die Strömung legt sich nun nach dem Umströmen der Abreißkante der Anströmfläche wieder an die zylindrische Mantelfläche an. Im äußeren Bereich löst die Strömung von der Coanda-Tulpe ab und wird durch die erfindungsgemäße Form und die Anordnung des Verdrängerkörpers so geführt, daß sie durch den inneren Auslaßkanal abfließt. Im Bereich der Coanda-Tulpe bildet sich ein Ringwirbel.In a second switching position, the control lines locked to the displacer and those to the Coanda tulip open. The flow settles now after the flow around the Abreißkante the Anströmfläche back to the cylindrical Lateral surface. In the outer area releases the flow of the Coanda tulip and is by the inventive Form and the arrangement of the displacer so guided, that it flows through the inner outlet channel. In the area The Coanda tulip forms a ring vortex.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß im Abgasstrom keine bewegten Teile angeordnet sind, die zu Nebengeräuschen oder zum Verklemmen durch Fertigungsungenauigkeiten und Verschmutzung sowie zu Undichtheiten führen können.The advantage of the solution according to the invention is that No moving parts are arranged in the exhaust gas flow, the to Noise or jamming due to manufacturing inaccuracies and pollution as well as lead to leaks can.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels für ein Schaltelement mit Fremdsteuerung näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1
ein fluidisches Schaltelement im ersten Schaltzustand und
Fig. 2
das fluidische Schaltelement gemäß Fig. 1 im zweiten Schaltzustand.
In the following, the present invention will be explained in detail with reference to an embodiment illustrated in the drawing for a switching element with external control. It shows
Fig. 1
a fluidic switching element in the first switching state and
Fig. 2
the fluidic switching element of FIG. 1 in the second switching state.

Die Figuren 1 und 2 zeigen das fluidische Schaltelement, bestehend aus einem Zuströmkanal 1 mit konischer Erweiterung 2 und zylindrischem Kanalabschnitt 3, an dem 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. Der Verdrängerkörper 6 besteht aus einer ebenen Anströmfläche 7 mit äußerer Abreißkante 15, einem zylindrischem Mantel 8 und einem Nachlauf 9.FIGS. 1 and 2 show the fluidic switching element, consisting of an inflow 1 with conical extension 2 and cylindrical channel section 3, on which the Coanda tulip 5 and an outer outlet channel 11 with trap 13 connect. The inner outlet channel 12 with trap 14th is located downstream of the displacer 6. The displacement body 6 consists of a flat inflow surface 7 with outer tear-off edge 15, a cylindrical Sheath 8 and a trailer 9.

Auf dem Umfang der Coanda-Tulpe 5 sind Öffnungen 22 angeordnet, die über eine Ringleitung 10 mit einer Steuerleitung 23 verbunden sind.On the circumference of the Coanda tulip 5 openings 22 are arranged, via a ring line 10 with a control line 23 are connected.

Der Verdrängerkörper 6 ist als Hohlkörper ausgebildet, der auf dem Umfang der Mantelfläche 8 mit Öffnungen 21 versehen ist und andererseits mit einer Steuerleitung 20 verbunden ist.The displacement body 6 is formed as a hollow body, the provided on the circumference of the lateral surface 8 with openings 21 is on the other hand connected to a control line 20 is.

Der Abgasmassenstrom 24 tritt in das fluidische Schaltelement über die Zuströmleitung 1 ein. Der Verdrängerkörper 6 erzwingt eine Ringströmung 19, die an der äußeren Abreißkante 15 ablöst.The exhaust gas mass flow 24 enters the fluidic switching element via the inflow line 1 a. The displacer 6 forces a ring flow 19, which at the outer tear-off edge 15 replaces.

Ist die Steuerleitung 20 freigegeben, kann über die Öffnungen 21 Fluid nachströmen. Die Ringströmung 19 legt sich dadurch nicht an den zylindrischen Mantel 8 des Verdrängerkörpers 6 an. Es entsteht Wirbelgebiet 18, das den inneren Auslaßkanal 12 strömungstechnisch verschließt. Die Ringströmung 19 legt sich im äußeren Bereich an die Coanda-Tulpe 5 an und gelangt über den Fangraum 13 in den äußeren Auslaßkanal 11.If the control line 20 is released, can through the openings 21 fluid flow. The ring flow 19 settles not by the cylindrical shell 8 of the displacer 6 on. It creates vortex area 18, which is the inner outlet channel 12 closes fluidically. The Ring flow 19 lays in the outer area to the Coanda tulip 5 and passes through the catching space 13 in the outer Outlet channel 11.

In der zweiten Schaltstellung ist die Steuerleitung 23 zur Coanda-Tulpe 5 freigegeben und die Steuerleitung 20 zum Verdrängerkörper verschlossen. Über die Öffnungen 22 strömt Fluid nach und erzwingt eine Ablösung der Ringströmung 19 von der Coanda-Tulpe 5. Stromabwärts hinter der Coanda-Tulpe 5 bildet sich ein umlaufendes Wirbelgebiet 17, das den äußeren Ablaßkanal 11 strömungstechnisch verschließt.In the second switching position, the control line 23 to Coanda tulip 5 released and the control line 20 to Displacer sealed. Flows through the openings 22 Fluid after and forces a detachment of the ring flow 19th from the Coanda Tulip 5. Downstream behind the Coanda Tulip 5 forms a rotating vortex area 17, the the outer drain passage 11 closes fluidically.

Die Ringströmung 19 legt sich nach anfänglicher Bildung eines Ablösewirbels 16 unmittelbar hinter der Abreißkante 15 wieder an die zylindrische Mantelfläche 8 des Verdrängerkörpers 6 an.The ring flow 19 settles after initial formation a separation vortex 16 immediately behind the tear-off 15 again to the cylindrical surface 8 of the displacement 6 on.

Die Strömung wird nun von Mantelfläche 8 und Nachlauf 9 im Zusammenspiel mit dem umlaufenden Wirbelgebiet 17 zum inneren Fangraum 13 bzw. dem inneren Auslaßkanal 12 geführt.The flow is now from lateral surface 8 and 9 in the wake Interaction with the rotating vortex area 17 to inner catching space 13 and the inner outlet channel 12 out.

Das umlaufende Wirbelgebiet 17 und das Wirbelgebiet 18 übernehmen für die jeweilige Fließrichtung eine stabilisierende Funktion.The rotating vortex area 17 and the vortex area 18 adopt a stabilizing for the respective flow direction Function.

Versuche haben gezeigt, daß es möglich ist, bei definierter Anordnung des Verdrängerkörpers 6 im Bereich des Ansatzes 4 der Coanda-Tulpe 5, entweder nur mit der Steuerleitung 20, die mit den Öffnungen 21 im Verdrängerkörper 6 verbunden ist, oder nur mit der Steuerleitung 23, die an die Öffnungen 22 der Coanda-Tulpe 5 anschließt, die Strömung in Richtung des inneren Auslaßkanals 12 oder des äußeren Auslaßkanals 11 zu lenken. Dabei ist von Bedeutung, ob die ebene Anströmfläche 7 innerhalb des zylindrischen Kanalabschnitts 7 oder im Bereich der Coanda-Tulpe 5 angeordnet ist.Experiments have shown that it is possible at defined Arrangement of the displacer 6 in the region of the projection 4 the Coanda tulip 5, either only with the control line 20, which is connected to the openings 21 in the displacement body 6 is, or only with the control line 23, to the Apertures 22 of Coanda Tulip 5 connects the flow in Direction of the inner outlet channel 12 or the outer To steer exhaust duct 11. It is important whether the plane inflow surface 7 within the cylindrical channel section 7 or in the area of Coanda tulip 5 is.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung im Vergleich zum bekannten Stand der Technik bestehen darin, daß die die Strömung stabilisierenden Wirbel nicht an fest im Schaltelement angeordnete Ausnehmungen oder konkave Ringflächen gebunden sind. Dadurch kann das Schaltelement wesentlich kleiner dimensioniert werden. Die Strömungsverluste fallen weitaus geringer aus. The advantages of the solution according to the invention in comparison to known prior art consist in that the Flow stabilizing vortex not stuck in Switching element arranged recesses or concave annular surfaces are bound. This allows the switching element be dimensioned much smaller. The flow losses fall much lower.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung ist entweder eine oder sind beide Steuerleitungen 20, 23 mit der Umgebung verbunden. Der Vorteil dieser Lösung besteht darin, daß kühlere Umgebungsluft angesaugt wird und die äußeren Schaltelemente nicht den hohen Abgastemperaturen der Hauptströmung unterliegen und kein zusätzliches Steuermedium benötigt wird.In a further embodiment of the invention is either one or both control lines 20, 23 with the environment connected. The advantage of this solution is that cooler ambient air is sucked in and the outer Switching elements not the high exhaust gas temperatures of the main flow subject and no additional control medium needed becomes.

Claims (20)

  1. A fluidic switching element, consisting of a feed channel (1), a Coanda tulip (5), at least two outlet channels (11, 12), and a displacement body (6) that is arranged in the area of the Coanda tulip (5), characterized in that the displacement body (6) includes an essentially flat flow surface (7), which is adjoined by an envelope (8) in the direction of flow, the transitional area between the flow surface (7) and the envelope (8) being defined by a breakaway edge (15).
  2. The fluidic switching element according to claim 1, characterized in that the Coanda tulip (5) is configured as a curved contour, preferably as a quarter circle, in sectional view.
  3. The fluidic switching element according to claim 1 or claim 2, characterized in that an inner outlet channel (12) is arranged inside an outer outlet channel (11), each of the two outlet channels (11, 12) having a receiving space (13, 14) associated therewith.
  4. The fluidic switching element according to claim 3, characterized in that a fluid flows spatially around the displacement body (6) and the outlet channels (11, 12) are concentrically arranged and provided with a conical or a cylindrical receiving space (13, 14) each.
  5. The fluidic switching element according to claim 3 or claim 4, characterized in that the outer receiving space (13) adjoins the Coanda tulip (5) downstream at the outer periphery.
  6. The fluidic switching element according to any of claims 3 to 5, characterized in that the inner outlet channel (12) is arranged downstream behind the displacement body (6) at a distance.
  7. The fluidic switching element according to any of claims 1 to 6, characterized in that a conical expansion (2) and a cylindrical channel section (3) are arranged between the inlet channel (1) and the Coanda tulip (5).
  8. The fluidic switching element according to any of claims 1 to 7, characterized in that the displacement body (6) includes a spherical or flat wake (9) at its downstream end.
  9. The fluidic switching element according to any of claims 1 to 8, characterized in that the envelope (8) of the displacement body (6) is configured essentially cylindrically and arranged in the expansion section of the Coanda tulip (5).
  10. The fluidic switching element according to any of claims 1 to 9, characterized in that the Coanda tulip (5) is provided with openings (22), a closed circular pipeline (10) and a connecting conduit (23) and/or that the displacement body (6) is provided with openings (21) and a connecting conduit (20).
  11. The fluidic switching element according to any of claims 1 to 10, characterized in that the displacement body (6) is configured as a hollow body.
  12. The fluidic switching element according to claim 10 or claim 11, characterized in that openings (21) are arranged in the area of a cylindrically configured envelope (8) of the displacement body.
  13. The fluidic switching element according to claim 10, characterized in that the Coanda tulip (5) is connected with a pressure potential via the connecting conduit (23) configured as a control conduit and/or the displacement body (6) is connected with a pressure potential via the connecting conduit (20) configured as a control conduit.
  14. The fluidic switching element according to any of claims 1 to 13, characterized in that the essentially flat flow surface (7) is arranged inside the Coanda tulip (5).
  15. The fluidic switching element according to claim 1, characterized in that the envelope (8) of the displacement body (6) is conically shaped or barrel-shaped.
  16. The fluidic switching element according to any of claims 1 to 15, characterized in that the breakaway edge (15) is sharp-edged, cut-off, rounded, configured with interruptions or provided with a boundary layer fence or irregular elevations and/or recesses.
  17. The fluidic switching element according to any of claims 1 to 16, characterized in that openings are arranged in the flow surface (7) and/or the envelope (8) of the displacement body (6), the openings connecting the interior of the displacement body with the main flow.
  18. The fluidic switching element according to claim 13, characterized in that the pressure potential is either an upstream or downstream section of the channel guide itself or an excess pressure or vacuum tank.
  19. The fluidic switching element according to claim 13 or claim 18, characterized in that the control conduits (20, 23) are provided with a valve or any other control unit.
  20. The fluidic switching element according to any of claims 1 to 19, characterized in that the Coanda tulip (5), the displacement body (6), the feed channel (1), and the outlet channels (11, 12) are not arranged on the same axis.
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