NL2005274C2

NL2005274C2 - VORTEX GENERATOR.

Info

Publication number: NL2005274C2
Application number: NL2005274A
Authority: NL
Inventors: Pieter Meint Klok
Original assignee: Gimo Holding B V
Priority date: 2010-08-26
Filing date: 2010-08-26
Publication date: 2012-02-28

Description

P91678NL00P91678NL00

Titel: Vortexgenerator.Title: Vortex generator.

De uitvinding heeft betrekking op een vortexgenerator, omvattend een huis met tenminste één doorstroomkanaal voor het creëren van een gecontroleerde werveling in een door het tenminste ene doorstroomkanaal stromende fluïdumstroom, welk tenminste ene doorstroomkanaal een 5 kanaalwand en een centrale zone heeft en een aantal zich in het doorstroomkanaal vanaf de kanaalwand naar de centrale zone uitstrekkende wervelelementen.The invention relates to a vortex generator, comprising a housing with at least one flow channel for creating a controlled swirl in a fluid flow flowing through the at least one flow channel, said at least one flow channel having a channel wall and a central zone and a number located in the vortex elements extending from the channel wall to the central zone.

Uit US 5113838 (Kim) en uit WO 03/064832 (Kim) is een dergelijke vortexgenerator met een enkel doorstroomkanaal bekend voor toepassing in 10 het inlaatkanaal en desgewenst in het uitlaatkanaal van een benzinemotor of een dieselmotor of dergelijke. Bij toepassing in het inlaatkanaal zorgt de vortexgenerator voor een verbeterde toevoer van lucht of een lucht/brandstofmengsel aan de verbrandingskamer(s). Een verbeterde vulling van de verbrandingskamer(s) leidt weer tot een efficiënter gebruik 15 van brandstof met als gevolg een geringer brandstofverbruik bij eenzelfde motorvermogen of een toegenomen motorvermogen bij eenzelfde brandstofverbruik.From US 5113838 (Kim) and from WO 03/064832 (Kim), such a single-flow channel vortex generator is known for use in the inlet channel and, if desired, in the outlet channel of a gasoline engine or a diesel engine or the like. When used in the inlet channel, the vortex generator ensures an improved supply of air or an air / fuel mixture to the combustion chamber (s). An improved filling of the combustion chamber (s) in turn leads to a more efficient use of fuel, resulting in a lower fuel consumption with the same engine power or an increased engine power with the same fuel consumption.

Voorts zijn in aanvraagsters oudere Nederlandse octrooiaanvrage 2002675 verschillende uitvoeringsvoorbeelden van een verbeterde vortex-20 generator van de boven aangegeven soort beschreven, waarbij het doorstroomkanaal ter plaatse van de wervelelementen een venturi-effect verschaft ter vergroting van de doorstroomsnelheid van en door het doorstroomkanaal vloeiend fluïdum. De in de oudere Nederlandse octrooiaanvrage 2002675, die geacht wordt hier middels verwijzing te zijn 25 geïncorporeerd, beschreven uitvoeringsvoorbeelden hebben ofwel wervelelementen die met een van de kanaalwand afgekeerd uiteinde met 2 een centraal naaf or gaan zijn verbonden, ofwel wervelelementen, die paarsgewijs in de centrale zone met elkaar zijn verbondenFurthermore, applicant's older Dutch patent application 2002675 describes different embodiments of an improved vortex generator of the above-mentioned type, wherein the flow channel provides a venturi effect at the location of the swirl elements to increase the flow rate of fluid flowing through the flow channel. The exemplary embodiments described in the older Dutch patent application 2002675, which is considered to be incorporated herein by reference, have either vertebral elements that are connected to an end remote from the channel wall with a central hub 2, or vertebral elements, paired in the central zone are connected to each other

De uitvinding beoogt een verdere verbeterde vortexgenerator te verschaffen. Volgens de uitvinding wordt hiertoe een vortexgenerator van de 5 bovenbeschreven soort daardoor gekenmerkt, dat de wervelelementen zich vrij dragend van de kanaal wand naar een centrale vrije zone uitstrekken en een vliegtuigvleugelprofiel hebben.It is an object of the invention to provide a further improved vortex generator. To this end, according to the invention, a vortex generator of the type described above is characterized in that the vortex elements extend freely bearing from the channel wall to a central free zone and have an aircraft wing profile.

In het volgende zal de uitvinding nader worden beschreven met verwijzing naar de bij gevoegde tekening van enkele uitvoeringsvoorbeelden. 10 Figuur 1 toont in bovenaanzicht een eerste uitvoeringsvoorbeeld van een vortexgenerator volgens de uitvinding; figuur 2 toont een vortexgenerator volgens figuur 1 in perspectivisch bovenaanzicht; figuur 3 toont een doorsnede langs de lijn III-III in figuur 2; 15 figuren 4 en 5 tonen in perspectivisch bovenaanzicht respectievelijk in bovenaanzicht een tweede uitvoeringsvoorbeeld van een vortexgenerator volgens de uitvinding; figuren 6 en 7 tonen in perspectivisch bovenaanzicht en in bovenaanzicht een derde uitvoeringsvoorbeeld van een vortexgenerator 20 volgens de uitvinding; figuur 8 toont in perspectivisch bovenaanzicht een doorsnede langs de lijn VII-VII in figuur 6; en figuur 9 toont een onderaanzicht van een vierde uitvoeringsvoorbeeld van een vortexgenerator volgens de uitvinding.In the following, the invention will be further described with reference to the accompanying drawing of some exemplary embodiments. Figure 1 shows in top view a first exemplary embodiment of a vortex generator according to the invention; Figure 2 shows a vortex generator according to Figure 1 in perspective top view; Figure 3 shows a section along the line III-III in Figure 2; Figures 4 and 5 show in perspective top view and top view, respectively, a second exemplary embodiment of a vortex generator according to the invention; figures 6 and 7 show in perspective top view and in top view a third exemplary embodiment of a vortex generator 20 according to the invention; Figure 8 is a perspective top view of a section along the line VII-VII in Figure 6; and Figure 9 shows a bottom view of a fourth exemplary embodiment of a vortex generator according to the invention.

25 De figuren 1, 2 en 3 tonen in bovenaanzicht, perspectivisch bovenaanzicht en dwarsdoorsnede een eerste uitvoeringsvoorbeeld van een vortexgenerator 1 volgens de uitvinding. De getoonde vortexgenerator heeft in dit voorbeeld een soortgelijk rond cilindrisch huis 2 als de in de oudere Nederlandse octrooiaanvrage 2002675 beschreven vortexgenerator met een 30 inwendig als venturi-buis gevormd door stroomkanaal 3 met een hartlijn H.Figures 1, 2 and 3 show in top view, perspective top view and cross-section a first exemplary embodiment of a vortex generator 1 according to the invention. The vortex generator shown in this example has a similar circular cylindrical housing 2 as the vortex generator described in older Dutch patent application 2002675 with an interior venturi tube formed by flow channel 3 with a center line H.

33

Met de term bovenaanzicht wordt in deze beschrijving bedoeld een aanzicht vanaf de instroomzijde of instroomopening van de vortexgenerator. In de figuren 2 en 3 is de instroomrichting aangegeven met een pijl Pi. In de tekening bevindt zich aan de onderzijde de uitstroomzijde of 5 uitstroomopening. De uitstroomrichting is aangegeven met een pijl Po.The term top view in this description means a view from the inflow side or inflow opening of the vortex generator. In figures 2 and 3 the inflow direction is indicated by an arrow Pi. In the drawing, the outflow side or outflow opening is located at the bottom. The outflow direction is indicated by an arrow Po.

Het huis 2 is voorzien van middelen om de vortexgenerator in of aan een fluïdumkanaal te kunnen monteren en positioneren. In het getoonde voorbeeld is de buitenwand 4 van het huis 2 voorzien van zich rondom het huis uitstrekkende groeven 5. Voorts is een zich aan de 10 instroomzijde bevindende buitenwaarts reikende kraag 6 aanwezig.The housing 2 is provided with means for mounting and positioning the vortex generator in or on a fluid channel. In the example shown, the outer wall 4 of the housing 2 is provided with grooves 5 extending around the housing. Furthermore, an outwardly extending collar 6 is present on the inflow side.

Zoals reeds opgemerkt vormt het doorstroomkanaal 3 een venturi. Hiertoe is de kanaalwand van het doorstroomkanaal 3 vormende binnenwand van het huis zodanig gevormd, dat vanaf de instroomzijde de diameter van het doorstroomkanaal 3 in een eerste zone 7 geleidelijk 15 afneemt tot een keelzone 8, waar de diamater de kleinste waarde heeft en die de keel van de venturi vormt. Voorbij de keel 8 neemt in een derde zone 9 de diameter weer toe in de richting van de uitstroomzijde.As already noted, the flow channel 3 forms a venturi. For this purpose, the channel wall of the inner wall of the housing forming the flow-through channel 3 is formed such that from the inflow side the diameter of the flow-through channel 3 in a first zone 7 gradually decreases to a throat zone 8, where the diameter has the smallest value and which has the throat of the venturi. Beyond the throat 8, in a third zone 9, the diameter increases again in the direction of the outflow side.

In het huis strekken zich vanaf de binnenwand 7, 8, 9 naar een de hartlijn H omgevende centrale zone 10 een aantal gelijke bladvormige 20 wervelelementen uit. In het getoonde voorbeeld zijn zes wervelelementen 11 toegepast. De wervelelementen 11 staan schuin op de hartlijn H en derhalve ook schuin op de hoofdrichting Pi-Po van de fluïdumstroom. De wervelelementen 11 laten de centrale zone 10 vrij en zijn gelijkmatig rondom de centrale zone 10 verdeeld aangebracht. De wervelelementen zijn voorts elk 25 met een langwerpige basis 12 verbonden met de binnenwand. De bases 12 strekken zich elk over de eerste zone 7, de tweede zone (keelzone) 8, en de derde zone 9 uit. De stand van de wervelelementen is zodanig, dat een gecontroleerde werveling of vortex in een door het doorstroomkanaal stromend fluïdum kan worden verkregen. Afhankelijk van de gekozen 4 oriëntatie van de wervelelementen kan een werveling worden opgewekt, die ofwel met de klok mee of tegen de klok in is gericht.In the housing, a number of identical leaf-shaped swirl elements extend from the inner wall 7, 8, 9 to a central zone 10 surrounding the center line H. In the example shown, six swirl elements 11 are used. The swirl elements 11 are inclined to the center line H and therefore also obliquely to the main direction Pi-Po of the fluid flow. The swirl elements 11 leave the central zone 10 free and are distributed evenly around the central zone 10. The swirl elements are furthermore each with an elongated base 12 connected to the inner wall. The bases 12 each extend over the first zone 7, the second zone (throat zone) 8, and the third zone 9. The position of the swirl elements is such that a controlled swirl or vortex can be obtained in a fluid flowing through the flow channel. Depending on the chosen orientation of the swirl elements, a swirl can be generated which is directed either clockwise or counterclockwise.

De wervelelementen zijn met de van de binnenwand afgekeerde uiteinden niet met elkaar verbonden en laten de centrale zone 10 vrij.The swirl elements are not connected to each other with the ends remote from the inner wall and leave the central zone 10 free.

5 Hierdoor wordt een in vergelijking met de vortexgeneratoren van de oudere Nederlandse octrooiaanvrage 2002675 grotere doorstroomcapaciteit verkregen.This results in a higher flow capacity compared to the vortex generators of the older Dutch patent application 2002675.

Voorts hebben de wervelelementen afgeronde vrije uiteinden zoals in figuur 1 met 13 is aangegeven. De wervelelementen kunnen desgewenst 10 zijn voorzien van openingen 14, die een verbinding vormen tussen het voorste oppervlak van de wervelelementen en het achterste oppervlak. Het voorste oppervlak of voorvlak is het oppervlak waartegen een instromend fluïdum stuit (de loefzijde), terwijl het achterste oppervlak of achtervlak van een wervelelement het in bedrijf in de luwte gelegen oppervlak (de lijzijde) 15 is. Het voorste oppervlak en het achtervlak zijn aangegeven met 15 respectievelijk 16.Furthermore, the swirl elements have rounded free ends as indicated by 13 in Figure 1. The swirl elements may, if desired, be provided with openings 14 which form a connection between the front surface of the swirl elements and the rear surface. The front surface or front surface is the surface against which an inflowing fluid encounters (the windward side), while the rear surface or rear surface of a swirl element is the surface (the windward side) in operation in the shelter. The front surface and the rear surface are indicated by 15 and 16 respectively.

De openingen kunnen boringen zijn en dienen om het optreden van turbulenties aan de achterzijde van de wervelelementen tegen te gaan. In het getoonde voorbeeld zijn per wervelelement twee openingen toegepast, 20 doch dit kunnen er naar wens meer of minder zijn, terwijl ook de ligging van dergelijke openingen 14 ten opzichte van elkaar en ten opzichte van de instroomzijde en de uitstroomzijde anders kan zijn.The openings can be bores and serve to prevent the occurrence of turbulences at the rear of the swirl elements. In the example shown, two openings are provided per swirl element, but these can be more or less as desired, while the location of such openings 14 relative to each other and relative to the inflow side and the outflow side can also be different.

In het getoonde voorbeeld heeft elk wervelelement in de doorstroomrichting Pi-Po gezien een gebogen voorvlak 15 en een gebogen 25 achtervlak 16. Bij voorkeur is het achtervlak 16 sterker gebogen dan het voorvlak 15, teneinde een vliegtuigvleugelprofiel te verkrijgen. Bij proefnemingen is gebleken, dat bij toepassing van een dergelijke vliegtuigvleugelvorm een versterkte vorticiteit van het uitstromende fluïdum kan worden verkregen. Het vliegtuigvleugelprofiel is in figuur 3 30 goed te zien aan het tweede wervelelement van links.In the example shown, each swirl element, viewed in the flow direction Pi-Po, has a curved front surface 15 and a curved rear surface 16. Preferably, the rear surface 16 is curved more strongly than the front surface 15, in order to obtain an aircraft wing profile. Experiments have shown that when such an aircraft wing shape is used, an enhanced vorticity of the outflowing fluid can be obtained. The aircraft wing profile is clearly visible in Figure 3 from the second swirl element from the left.

55

Voorts is in het getoonde voorbeeld elk wervelelement 11 aan de uitstroomzijde voorzien van een vleugelsectie 20, die aan het nabij de uitstroomzijde liggende uiteinde van het wervelelement bij voorkeur vloeiend aansluit op het wervelelement, doch een minder scherpe hoek 5 insluit met de instroomrichting Pi. Eén en ander is schematisch aangegeven in figuur 3a.Furthermore, in the example shown, each swirl element 11 is provided on the outflow side with a wing section 20, which at the end of the swirl element lying near the outflow side preferably connects smoothly to the swirl element, but encloses a less acute angle 5 with the inflow direction Pi. All this is schematically indicated in Figure 3a.

Een van een vleugelsectie voorzien wervelelement kan opgebouwd gedacht worden uit een basissectie 11 en een vleugelsectie 20. De in figuur 3 en figuur 3a aangegeven lijn 21 is bij een vloeiende overgang tussen de 10 basissectie 11 en de vleugelsectie in werkelijkheid geen zichtbare lijn en is dan uitsluitend een schematische aanduiding van de overgang tussen de basissectie en de vleugelsectie van het wervelelement. Het vliegtuig-vleugelprofiel strekt zich bij voorkeur uit over het gehele wervelelement inclusief de vleugelsectie aan de uitstroomzijde.A swirl element provided with a wing section can be thought of as a basic section 11 and a wing section 20. The line 21 shown in Figs. 3 and 3a is in reality not a visible line at a smooth transition between the basic section 11 and the wing section and is then only a schematic indication of the transition between the base section and the wing section of the vertebral element. The aircraft wing profile preferably extends over the entire swirl element including the wing section on the outflow side.

15 Figuren 4 en 5 tonen schematisch in perspectivisch bovenaanzicht respectievelijk in bovenaanzicht een tweede uitvoeringsvoorbeeld van een vortexgenerator volgens de uitvinding. Elementen van de figuren 4 en 5 die overeenkomen met de elementen van de figuren 1 t/m 3 zijn met dezelfde verwijzingscijfers aangegeven als in de figuren 1 t/m 3.Figures 4 and 5 schematically show, in perspective top view and top view, respectively, a second exemplary embodiment of a vortex generator according to the invention. Elements of figures 4 and 5 corresponding to the elements of figures 1 to 3 are indicated by the same reference numerals as in figures 1 to 3.

20 Het in de figuren 4 en 5 getoonde uitvoeringsvoorbeeld van een vortexgenerator 30 volgens de uitvinding heeft evenals het uitvoeringsvoorbeeld van de figuren 1 t/m 3 een globaal cilindrisch huis 2 met een buitenwand 4 voorzien van groeven 5 en een binnenwand 7, 8, 9, die een venturi-vormig doorstroomkanaal 3 vormt. In het doorstroomkanaal 25 reikt vanaf de binnenwand naar een centrale zone 10 een aantal, in dit voorbeeld zes, wervelelementen 31. De wervelelementen zijn vrijdragend via een basis 12 verbonden met de binnenwand van het huis 2, welke basis de keel 8 van de venturi overbrugt. De wervelelementen 31 laten de centrale zone vrij.The exemplary embodiment of a vortex generator 30 according to the invention shown in Figs. 4 and 5, like the exemplary embodiment of Figs. 1 to 3, has a globally cylindrical housing 2 with an outer wall 4 provided with grooves 5 and an inner wall 7, 8, 9 which forms a venturi-shaped flow channel 3. In the flow-through channel 25 a number of swirl elements 31 extends from the inner wall to a central zone 10. The swirl elements are cantilevered via a base 12 connected to the inner wall of the housing 2, which base bridges the throat 8 of the venturi. . The swirl elements 31 leave the central zone free.

66

De wervelelementen 31 hebben voorts in dit voorbeeld evenals de wervelelementen 11 een basissectie die aan de uitstroomzijde een vleugelsectie 20 heeft.In this example, the swirl elements 31, like the swirl elements 11, also have a base section which has a wing section 20 on the outflow side.

Bovendien zijn de wervelelementen 31 van het getoonde 5 uitvoeringsvoorbeeld voorzien van zogenaamde wingtips 32. De wingtips 32 sluiten via een vloeiende overgangszone 33 aan op het vrije einde van zowel de basisssecties als de vleugelsecties.Moreover, the swirl elements 31 of the exemplary embodiment shown are provided with so-called wing tips 32. The wing tips 32 connect via a smooth transition zone 33 to the free end of both the basic sections and the wing sections.

De wingtips 32 sluiten een stompe hoek in met het voorvlak van de basissecties en de vleugelsecties. In de tekening zijn de overgangzones 33 10 begrensd door lijnen, die echter in werkelijkheid niet zichtbaar behoeven te zijn, evenmin als de lijnen 21, die de overgang tussen de basissecties en de vleugelsecties van de wervelelementen markeren.The wing tips 32 enclose an obtuse angle with the front face of the base sections and the wing sections. In the drawing, the transition zones 33 are bounded by lines, which, however, need not be visible in reality, nor are the lines 21, which mark the transition between the base sections and the wing sections of the swirl elements.

De wervelelementen 31 hebben evenals de wervelelementen 11 bij voorkeur weer een zich bij voorkeur ook weer in de vleugelsecties 15 voortzettend vliegtuigvleugelprofiel, gezien in een doorsnede in een cilindrisch doorsnedevlak rondom de hartlijn H van het doorstroomkanaal van de vortexgenerator. Ook zijn in het getoonde uitvoeringsvoorbeeld de wervelelementen 31 voorzien van een aantal boringen 14, in dit voorbeeld twee boringen per wervelelement 31.The swirl elements 31, like the swirl elements 11, preferably again have an aircraft wing profile which again preferably continues in the wing sections 15, seen in a cross-section in a cylindrical cross-sectional area around the center line H of the flow channel of the vortex generator. In the exemplary embodiment shown, the swirl elements 31 are also provided with a number of bores 14, in this example two bores per swirl element 31.

20 Figuren 6 en 7 tonen schematisch in perspectivisch bovenaanzicht en in bovenaanzicht een derde uitvoeringsvoorbeeld van een vortexgenerator volgens de uitvinding en figuur 8 toont een doorsnede langs de lijn VIII-VIII in figuur 7. De getoonde vortexgenerator is een meervoudige vortexgenerator 40, die bijvoorbeeld geschikt is voor toepassing bij 25 meercilindermotoren. De getoonde meervoudige vortexgenerator is geschikt voor een zescilindermotor van bijvoorbeeld een vrachtwagen en kan dan bijvoorbeeld tussen het gebruikelijke inlaatspruitstuk en de cilinderkop van de motor gemonteerd worden. In het getoonde voorbeeld hebben de zes door stroomkanalen 41 een rechthoekige vorm met afgeronde hoeken, doch 30 andere vormen zijn mogelijk ter aanpassing aan de vorm van de inlaat- 7 kanalen in een specifieke situatie. In dit voorbeeld zijn in elk doorstroom-kanaal zes wervelelementen toegepast, die elk zijn voorzien van een vleugelsectie aan de uitstroomzijde van het doorstroomkanaal. De wervelelementen kunnen van hetzelfde type zijn als getoond in de figuren 1 t/m 3 5 of als getoond in de figuren 4 en 5. Dat wil zeggen dat de wervelelementen zich vrij dragend vanaf de wand van een doorstroomkanaal 41 uitstrekken naar een vrije centrale zone 42. Voorts kunnen de wervelelementen weer een vliegtuigvleugelprofiel hebben.Figures 6 and 7 schematically show in perspective top view and in top view a third exemplary embodiment of a vortex generator according to the invention and figure 8 shows a section along the line VIII-VIII in figure 7. The vortex generator shown is a multiple vortex generator 40, which is suitable for example is for use with 25 multi-cylinder engines. The multiple vortex generator shown is suitable for a six-cylinder engine of, for example, a truck and can then be mounted, for example, between the conventional intake manifold and the cylinder head of the engine. In the example shown, the six through flow channels 41 have a rectangular shape with rounded corners, but other shapes are possible to adapt to the shape of the inlet channels in a specific situation. In this example, six swirling elements are used in each flow-through channel, each of which is provided with a wing section on the outflow side of the flow-through channel. The swirl elements can be of the same type as shown in Figures 1 to 3 or as shown in Figures 4 and 5. That is, the swirl elements extend freely bearing from the wall of a flow-through channel 41 to a free central zone 42. Furthermore, the swirl elements can again have an aircraft wing profile.

De wervelelementen van de in de figuren 6 t/m 8 getoonde 10 meervoudige vortexgeneratoren wijken echter af van de wervelelementen van de uitvoeringsvoorbeelden van de figuren 1 t/m 3, doordat de wervelelementen in een doorstroomkanaal van het onderhavige uitvoerings-voorbeeld verschillende lengten hebben. Dit is een gevolg van de niet ronde, in casu rechthoekige vorm van de doorstroomkanalen. Vanuit de afgeronde 15 hoeken van een doorstroomkanaal 41 strekken zich naar de centrale vrije zone 42 vier wervelelementen 43 met in hoofdzaak dezelfde lengte uit.However, the swirl elements of the multiple vortex generators shown in Figures 6 to 8 differ from the swirl elements of the exemplary embodiments of Figures 1 to 3 in that the swirl elements in a flow-through channel of the present exemplary embodiment have different lengths. This is a consequence of the non-round, in this case rectangular, shape of the flow channels. Four swirling elements 43 of substantially the same length extend from the rounded corners of a flow-through channel 41 to the central free zone 42.

Vanaf het middengebied van elk van de lange zijden van een rechthoekig doorstroomkanaal 41 strekt zich echter een korter wervelelement 44 naar de vrije centrale zone uit.However, a shorter swirl element 44 extends from the center region of each of the long sides of a rectangular flow-through channel 41 to the free central zone.

20 Ook in dit voorbeeld zijn de wervelelementen voorzien van boringen die de loefzijde met de lijzijde van de wervelelementen verbinden, doch de lange wervelelementen 43 hebben in dit voorbeeld drie boringen, terwijl de korte wervelelementen wegens de geringe lengte daarvan slechts één boring hebben.Also in this example the swirl elements are provided with bores connecting the windward side with the lee side of the swirl elements, but in this example the long swirl elements 43 have three holes, while the short swirl elements have only one bore due to their small length.

25 De wanden van de doorstroomkanalen 41 hebben weer vanaf de instroomzijde naar de uitstroomzijde gezien een convergerende sectie, die aansluit op een divergerende sectie voor het vormen van een venturi. Dit is het beste te zien in figuur 8, waar de convergerende wandsectie is aangegeven met 45, de keel van de venturi, dat wil zeggen het nauwste deel 8 van het doorstroomkanaal, is aangegeven met 46 en de divergerende wandsectie is aangegeven met 47.Viewed from the inflow side to the outflow side, the walls of the flow channels 41 again have a converging section, which connects to a diverging section for forming a venturi. This is best seen in Figure 8, where the converging wall section is indicated by 45, the throat of the venturi, that is, the narrowest part 8 of the flow channel, is indicated by 46, and the diverging wall section is indicated by 47.

De van wervelelementen 43, 44 voorziene doorstroomkanalen 41 vormen individuele vortexgeneratoren van een meervoudige vortexgenerator 5 of multivortexgenerator. De individuele vortexgeneratoren zijn opgenomen in een gemeenschappelijk huis 48. Het huis 48 is bij voorkeur gevormd uit een vlakke plak van een geschikt materiaal, die in dit voorbeeld een langwerpige vorm heeft, waarin zes naast elkaar liggende doorstroomkanalen met wervelelementen zijn aangebracht. De plak materiaal heeft een 10 zodanige dikte, dat de doorstroomkanalen voldoende lengte kunnen hebben om het gewenste werveleffect te kunnen verkrijgen.The flow channels 41 provided with swirl elements 43, 44 form individual vortex generators of a multiple vortex generator 5 or multivortex generator. The individual vortex generators are accommodated in a common housing 48. The housing 48 is preferably formed from a flat slab of a suitable material, which in this example has an elongated shape in which six adjacent flow channels with swirl elements are arranged. The slice of material has such a thickness that the flow channels can have a sufficient length to achieve the desired swirl effect.

Het huis is voorzien van geschikte boringen voor bevestigings-bouten en/of tapeinden en dergelijke. Ook kunnen niet nader getoonde voorzieningen zijn getroffen om het huis te koelen of te verwarmen. Tussen 15 de individuele vortexgeneratoren bevinden zich in dit voorbeeld dunnere delen 49. Doordat de delen 49 een geringere materiaaldikte hebben wordt het gewicht van de meervoudige vortexgenerator 40 geringer. Bovendien zorgen de randen rondom de delen 49 samen met de randen rondom de doorstroomkanalen 41 voor een verbeterde afdichting van een tussen de 20 meervoudige vortexgenerator en een motorblok, respectievelijke en spruitstuk aangebrachte pakking.The housing is provided with suitable bores for fixing bolts and / or studs and the like. Provisions not further shown may also be provided for cooling or heating the house. In this example, thinner parts 49 are located between the individual vortex generators. Because the parts 49 have a smaller material thickness, the weight of the multiple vortex generator 40 becomes smaller. Moreover, the edges around the parts 49 together with the edges around the flow-through channels 41 provide for an improved sealing of a gasket arranged between the multiple vortex generator and an engine block, respective and manifold.

Figuur 9 toont nog een onderaanzicht van een soortgelijke meervoudige vortexgenerator 50 als getoond in de figuren 6 t/m 8. De wervelelementen van de meervoudige vortexgenerator hebben bij voorkeur 25 weer een vliegtuigvleugelprofiel en zijn in dit voorbeeld een type met een wingtip, doch zonder vleugelsectie. De lijntjes die de boringen in de wervelelementen verbinden zijn slechts hulplijntjes om aan te geven, dat de boringen in dit voorbeeld op één lijn liggen.Figure 9 shows another bottom view of a similar multiple vortex generator 50 as shown in Figures 6 to 8. The swirl elements of the multiple vortex generator preferably again have an aircraft wing profile and in this example are a type with a wing tip, but without wing section . The lines connecting the bores in the swirl elements are only auxiliary lines to indicate that the bores in this example are aligned.

Opgemerkt wordt, dat de beschreven vortexgeneratoren, zowel van 30 het enkelvoudige type als van het meervoudige type bij voorkeur uit één 9 stuk materiaal gevormd zijn. Hiertoe kan een vortexgenerator bijvoorbeeld uit één stuk massief materiaal gefreesd worden of uit een ruw gietstuk, dat door frezen, polijsten en dergelijke nabewerkt wordt, worden vervaardigd. Een geschikt materiaal is bijvoorbeeld aluminium van vliegtuigkwaliteit 5 (kwaliteitsaanduiding Al 7075).It is noted that the vortex generators described, both of the single type and of the multiple type, are preferably formed from one piece of material. For this purpose, a vortex generator can be milled, for example, from one piece of solid material or from a rough casting, which is post-processed by milling, polishing and the like. A suitable material is, for example, aluminum of aircraft grade 5 (quality designation Al 7075).

Voorts wordt opgemerkt, dat na het voorgaande diverse modificaties voor de deskundige voor de hand liggen. Zo kunnen in de meervoudige uitvoering de dunnere delen 49 bijvoorbeeld desgewenst geheel open zijn of juist achterwege worden gelaten. Verder kunnen de 10 doorstroomkanalen andere vormen hebben dan een ronde vorm, zoals in de figuren 1 t/m 5, of een rechthoekige vorm met afgeronde hoeken zoals in de figuren 6 t/m 9.It is further noted that, after the foregoing, various modifications are obvious to those skilled in the art. In the multiple embodiment, for example, the thinner parts 49 can be completely open or omitted if desired. Furthermore, the flow channels can have other shapes than a round shape, such as in Figures 1 to 5, or a rectangular shape with rounded corners such as in Figures 6 to 9.

Bij proefnemingen met een meervoudige vortexgenerator van de in de figuren 6 t/m 9 getoonde soort in vrachtwagens is een zeer grote reductie 15 van de roetuitstoot gemeten en een aanzienlijke vermindering van het brandstofverbruik.During tests with a multiple vortex generator of the type shown in Figs. 6 to 9 in lorries, a very large reduction of soot emissions was measured and a considerable reduction in fuel consumption.

Opgemerkt wordt, dat een meervoudige vortexgenerator ook met voordeel toepasbaar is indien wervelelementen worden toegepast, die een andere vorm hebben, dan de hiervoor beschreven vorm met een vliegtuig-20 vleugelprofiel. De wervelelementen zouden bijvoorbeeld kunnen zijn uitgevoerd als beschreven in de oudere Nederlandse octrooiaanvrage 2002675 of in US 5113838 (Kim) of WO 03/064832 (Kim) of zouden een nog andere geschikte vorm kunnen hebben.It is noted that a multiple vortex generator is also advantageously applicable if swirl elements are used which have a different shape than the shape described above with an aircraft wing profile. The vertebral elements could, for example, be designed as described in the older Dutch patent application 2002675 or in US 5113838 (Kim) or WO 03/064832 (Kim) or could have another suitable form.

Een vortexgenerator volgens de uitvinding kan voorts behalve bij 25 verbrandingsmotoren ook in andere situaties toegepast worden waarin een werveling van een fluïdumstroom nuttig is.A vortex generator according to the invention can furthermore be used in addition to combustion engines also in other situations in which a swirl of a fluid stream is useful.

Dergelijke modificatie worden geacht binnen het kader van de uitvinding te vallen, zoals gedefinieerd in de bijgevoegde conclusies.Such modification is understood to fall within the scope of the invention as defined in the appended claims.

Claims

A vortex generator, comprising a housing with at least one flow channel for creating a controlled vortex in a fluid flow flowing through the at least one flow channel from an inflow side to an outflow side, said at least one flow channel having a channel wall and a central zone and a a number of swirl elements extending in the through-flow channel from the channel wall to the central zone, which in operation have a fluid flow receiving front surface and a rear surface, characterized in that the swirl elements extend freely supporting the channel wall to a central free zone 10.

Vortex generator according to claim 1, characterized in that the swirl elements have an aircraft wing profile.

3. Vortex generator, according to claim 1 or 2, characterized in that the swirl elements are provided with a wing section formed on the outflow side of the at least one flow channel, which wing section encloses a less sharp angle with respect to the swirl element with the direction in which in operation, a fluid flow enters the flow channel.

4. Vortex generator as claimed in claim 3, characterized in that the wing section connects to the swirl element with a smooth transition.

Vortex generator as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that the swirl elements are provided at the end facing the central zone with a wing tip which encloses an obtuse angle with the front surface of the swirl element.

6. Vortex generator as claimed in claim 5, characterized in that the wing tip connects to the rest of the vertebral element via a smooth transition zone.

7. Vortex generator as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that the housing of the vortex generator comprises a number of adjacent flow channels provided with swirl elements for forming a multiple vortex generator.

Vortex generator according to claim 7, characterized in that the flow channels have a non-round shape.

Vortex generator according to claim 8, characterized in that swirl elements of different lengths are used in a flow-through channel for adaptation to the non-round shape.

10. Vortex generator as claimed in any of the claims 7-9, characterized in that the housing comprises a flat slab of material, in which the adjacent flow channels provided with swirl elements are arranged.

11. Vortex generator as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that the at least one flow-through channel has a section narrowing to a smallest value located at a distance from the inflow side and a section distant after the smallest value to the outflow side for obtaining a venturi effect.

12. Vortex generator according to any one of the preceding claims, characterized in that the vortex generator including the swirl elements is milled from one piece of solid material, or is made from a rough casting.