SE190822C1 - - Google Patents

Description

KLASS INTERNATIONELLSVENSK G OS b42r:4 PATENT- OCH REGISTRERINGSVERKET Ans. 1950/1962 inkom den 22/2 1962 utlagd den 16/12 1963 R E BOWLES, SILVER SPRING oca B M HORTON, KENSINGTON, MD, USA Fluidum-fOratarkare utan iörJiga delar FOreliggande uppfinning hanfor sig till en fluidumforstarkare utan rorliga delar och med fluidumtillforsel till en kammare atminstone nara dess periferi, vilken kammare har htminstone en axiell utloppsoppning. Denna anordning ãr avr sedd att utnyttja fluidets stromning och dess egenskaper ftir att forstarka en ineffektsignal. FluidumfOrstarkaren enligt foreliggande uppfinning kraver i huvudsak inga andra rorliga, mekaniska delar an sjalva det strommande fluidet. Detta är fordelaktigt, emedan anvandning av rOrliga, mekaniska delar begransar fluidumsystemets exakthet, palitlighet och anvandbarhet i en grad, som varierar med den speciella tilldmpningen, pa grund av de rorliga delarnas friktion, varmeutvidgning eller nothing, tillverkningstoleranser, monteringsproblem, tftighet eller vikt, reaktionstid och liknande. Det är salunda fordelaktigt att eliminera eller minska antalet mekaniskt rorliga delar med hansyn till forbattring av systemets driftsakerhet, stabilitet, lagringsduglighet, initialkostnader och Uppfinningen kannetecknas i huvudsak av aft kammaren Or av virveltyp, genom Aiken fluidet utan rotation strommar mot utloppsoppningen i franvaro av rotationsrorelse mellan kammaren och fluidet, och att kammaren Or forsedd med en anordning fOr att bibringa fluidet rotationsrorelse ,forhallande till virvelkammaren for astadkommande av en vertikal stromning i denna. Anordningen astadkommer en begynnande rotationshastighet, som Or en funktion av ett fOr matning eller detektering avsett fysiskt fenomen, varvid stromningens rotationshastighet fOrstarkes av den shlunda bildade virvelforstarkaren.

Foreliggande uppfinning utnyttjar rotations-node, rotationsfritt flode, fludiumflodesfordelning, transportegenskaper, gransskikteffekter, tryckfordelning, ledskenor, avlankningsorgan, ytegenskaper, fluidumegenskaper, hydrostatiska och dynamiska faktorer for att man skall uppnh uppfinningens andamal. Anordningen kan betraktas Dupi. Id. 47 g: 21/10; 47 g: 39/03 som en forstarkare, .emedan den reglerade energin Or storre On den reglerande. Det anvanda fluidet kan utgoras av en vatska, gas, fluidumblandningar eller en kombination darav, dar olika flui der anvandas i olika delar av Virvelforstarkaren.

Man kan utga fan fallet med en cirkular skal, som innehaller en vatska och Or forsedd med ett litet utloppshal vid bottnens centriun. Vatskans hojd i skalen resulterar i alt hydrostatiskt tryck som soker pressa ut vatskau genom det centrala utloppshalet. Om flOdet ager rum utan rotation, strommar vatskan radiellt mot och genom utloppshalet. Om fluidet Or okomprimerbart, Or stromningshastigheten omvant prop ortionell mot vatskans radiella lage. Om man studerar ett tvhdimensionellt node uLan rotation, t. ex. flodet till ett enkelt utloppshal, rider foljande samband mellan den radiella. hastigheten Vr och det radiella laget r enligt ekvationen (1) konstant Ora fluidet Or komprimerbart, maste man Oven taga hansyn till fluidets lokala densitet varvid ekvationen (1) kan skrivas konstant Vr —(2) r/e Om fluidet bibringas en tangentiell hastighetskomposant omedelbart intill skalens kant, kommer fluidumringen att rotera i sin helhet omkring utloppshalet som rotationsaxel, sh att flOclet blir roterande i stallet for icke roterande. I flera hand-bucker visas matematiskt, att denna ring krymper mot det centralt anbragta utloppet, varvid det enkla, roterande flodets tangentiella hastighetskomposant Vt beror ph det radiella laget enligt ekvationen (3). konstant Vr (1) V t = (3) 2— — Da fluidet avtappas fran skalen, okas salunda dess tangentiella hastighetskomposant Vt att Oka, dä det radiella avstandet minskas och d. fluidet ror sig fran kanten till det centralt placerade utloppshalet. Om man i idealfallet utgar fran en skal med diametern c:a 25 cm med ett centralt utloppshal med en diameter av c:a 0,25 mm, blir salunda den tangentiella hastighetskomposanten vid utloppshalet Via 1000 ganger den tangentiella hastighetskomposanten vid skalens kant Vte. Den tangentiella hastighetskomposanten forstarkes salunda.

Ovan har beskrivits en oppen skal innehallande vatska for att elementdrt beskriva virvelforstdrkarens verkan, men vid foredragna utforingsformer av uppfinningen anvandes en sluten behallare eller virvelkammare, i vilken fluidet icke behover vara en vatska utan kan utgoras av en fluidumblandning eller -kombination, medan det tryck, som fororsakar utpressning av fluidet genom utloppet icke behdver hero p. tyngdkraftens verkan utan kan astadkommas genom att virvelkammaren sdttes under tryck eller deformeras elastiskt. Fluidumtrycket kan awn alstras genom att energi -Mores virvelkammaren eller genom att ett eller flera fluider tillforas med en radie, som avviker fran utloppsradien.

Det huvudsakliga andamalet med foreliggande uppfinning är salunda att astadkomma en fluidumforstArkare, t. ex. forsedd med organ for fluidumtillforsel pa flera olika stallen med olika radiellt avstand fran en utloppsoppning. Uppfinningen avser ocksa att mata rotationshastigheten for fludiumflodet fran forstarkarens utloppsoppning. Ett ytterligare andamal med uppfinningen dr att astadkomma ett system for for-spanning av en virvelforstarkare respektive att astadkomma en virvelforstArkare med differentialverkan. Enligt en utforingsform av uppfinningen har fluidumfOrstarkaren flera inloppsoppningar pa olika radiella avstand, och en anordning kan finnas for att math bade rotationsriktningen och rotationshastigheten for fluidum, som utstrOmmar fran en fluidumforstarkares utloppsOppning.

Uppfinningen kommer i det foljande att beskrivas narmare med hanvisning till bifogade ritningar, vilka som exempel visa nagra utfOringsformer. Fig. 1 är en planvy av en fOrsta utforingsform av fluidumforstarkaren enligt uppfinningen. Fig. 2 dr ett snitt efter linjen 2-2 i fig. 1. Fig. 3 är en planvy av en modifikation av anordningen enligt fig. 1. Fig. 4 är ett snitt efter linjen 4-4 i fig. 3. Fig. 5 är en planvy av en tredje utforingsform. Fig. 6 ãr ett snitt efter linjen 6-6 i fig. 5. Fig. 7 är en planvy av en fluidumforstarkare med flera inlopp. Fig. 8 är ett snitt efter linjen 8-8 i fig. 7.

I fig. 1 och 2 betecknas virvelkammarens 1 centrumlinje med CL. Virvelkammaren 1 har i stort sett formen av en sluten cylinder med en botten 2, ett tak 3 och en mantelvdgg 4, som forbinder bottnen 2 och taket 3. En utloppsoppfling 5 finnes i bottnen 2 och anbragt symmetriskt I denna, sa att oppningen är centrerad omkring virvelkammarens 1 centrumlinje CL.

Inloppsoppningar 6 Oro anordnade med ungefailika vinkelavstand och med storsta mojliga radie I virvelkammarens 1 tak 3. Matarledningar 7 i form av rOr mynna i oppningarna 6 och stracka sig vinkelrdtt genom taket 3. Ledningarna 7 mata fluidum till virvelkammaren 1 genom oppningama 6, som dro vertikala i forhallande till taket 3, sa att ingen tangentiell hastighetskomposant infores i flodet. Det exakta antalet rot. 7 i en utforingsform enligt uppfinningen avpassas efter cmstandigheterna, men det an Onskvart att anvanda ett avsevart antal for att oregelbundet, tangentiellt flode skall undvikas. Den visade utforingsformen är forsedd med 24 sadana Mr 7. Dessa matas med fluidum genom matarledningar 8, vilka samtliga sta i forbindelse med en huvudledning 9. En alternativ ledning 10 leder fluidum till ytterligare en matarledning 11 pa mindre radiellt avstand fran centrum An matarledningarna 7. Fluidum ledes genom en installbar ventil 12 till huvudledningama 9 och 10 fran ett ror 13, SOM är forbundet med en tryckfluidumkalla, t. ex. en pump eller nagon annan lamplig, icke visad anordning. Ventilen 12 Or det mojligt att reglera fordelningen av det fluidum, som genom riiret 13 ledes till fordelarledningarna 9 och 10 och armed aven det relativa flodet genom ledningarna 7 och 11. Eftersom dessa ligga pA olika radiellt avstand, uppsta olika stromningshastighet vid centrumlinjen CL respektive utloppsOppningen 5, sa att fluidets rotationshastighet vid utloppsoppningen 5 kan regleras genom installning av ventilen 12 i beroende av nagot tangentiellt flode, som induceras i kammaren 1 pi nagot lampligt sdtt.

Sa lange som ingen tangentiell eller roterande stromningskomponent infores i virvelkammaren 1, blir flodet riktat radiellt mot utloppsoppningen 5. Varje tangentiell stromningskomposant i kammaren 1, vilken komposant kan inforas pa godtyckligt Ott pa stone avstand frail linjen CL i kammaren 1, an oppningens 5 radie, medfor att ett forstarkt, roterande flode uppstar vid oppningen 5, dvs. flodet vid denna roterar hastigare An flodet pa nagot stalle inuti kammaren med storm radie an oppningen 5.

Oppningen 5 dr forbunden med ett Ha. 15 med ett ddri anordnat vinghjul, bestaende av plana vingar, som korsa varandra i en med CL sammanfallande linje. Vinghjulet 16 dr mekaniskt fen'. bundet med en liten likstrOmsgenerator 17, vans uteffektspanning beror pa. varvtalet och rotationsriktningen, men endast kraver obetydlig drivkraft. Generatom 17 dr fOrbunden med en matare 18, som kan utgoras av en voltmeter och salunda kan graderas i motsvarighet till vinghjulets 16 varvtal for att ange bade rotationsriktningen och -hastigheten. Vinghjulet 16 star stilla, sa. ldnge som flodet genom oppningen 5 dr radiellt, dvs. icke inneh'Aller nagon roterande komposant, sa att voltmetem 18 visar pa noll. SA snart som en roterande komposant upptrader, bringas vinghjulet 16 att rotera for att driva generatorn 17 — —3 med proportionell eller samma hastighet, och den av generatorn till voltmetern 18 angivna spanningen kan avldsas mot en skala, som Ur graderad i varvtalsenheter, varjamte spanningens polaritet bestammes av rotationsriktningen.

Virvelkammaren I enligt fig. 1 och 2 utgores matematiskt av en i huvudsak cirkular cylinder fOrsedd med en utloppsOppning 5 anordnad runt cylinderns langdaxel CL. Det avghende flodet roterar kring axeln CL med en tangentiell hastighetskomposant, som beraknas enligt ekvationen (3) och varje tangentiell, i virvelkammaren infbrd hastighetskomposant. Om denna tangentiella hastighetskomposant infores, da fluidet kommer in i kammaren som Vti eller initialkomposant for den tangentiella hastigheten, kan tillstandet vid utloppet Vtd beraknas enligt ekvationen (4).

VtdVti (S)(4) rd Harvid betecknas ri och rd inloppets och utloppets radier i forhallande till centrumlinjen CL och (S) är en icke linear modifikation, som beror pa viskosa krafter och är lika med 1, om viskositet saknas.

Tryckfludium ledes genom regledngsventilen 12 till huvudledningarna 9 och 10 och sedan till ledningarna 7 och 11. Oppningarna 6 och ledningens 11 mynning dro s. orienterade och for-made att de icke ge upphov till nagon hastighetskomposant, som roterar omkring virvelkammarens langdaxel CL. Fordelarledningen 8 och ledningarna 7 aro formade och kopplade for att undvika infOrande av en rotationskraft, dä fluidet kommer in i virvelkammaren 1. Man kan nu fOrutsatta, att tangentiella hastighetskomposanter inforas i fluidet pa nagot lampligt satt. Om r, är ledningarnas 7 radiella avstand och om rd är det radiella aystandet for det fluidum, som avgar frail virvelkammaren 1, racier foljande samband mellan de tangentiella hastighetskomposanterna Vt, och Vtd vid radierna r, och rd enligt foljande ekvation (5), dOr (S) är en modifikation, som beror pa viskOsa krafter V td T (S) V r rd Ett ytterligare inlopp 11 anordnas ph det radiella avstandet r„ lam virvelkammarens centrumlinje CL. Man kan naturligtvis anordna flera sh.dana inlopp. Om fluidum endast tillfores genom inlopp med det radiella avstandet r„ kan den tangentiella hastighetskomposanten beraknas enligt ekvationen (6) V td r6 Vt 6 Li Fluidet i virvelkammaren forutsattes nu 'angst bort fran centrumlinjen rotera med en konstant vinkelhastighet do =vsrb dt och medel anordnas for att avkanna den tangentiella hastighetskomposanten vid utloppet Vtd. Ett mycket enkelt satt att avkanna detta är att anbringa ett vinghjul 16 i utflOdet med vinghjulets rotationsaxel sammanfallande med virvel kammarens langdaxel CL och med vinghjulets vingar anordnade i plan genom vinghjulets rotationsaxel. Vinghjulets vinkelhastighet Wp kan dá beraknas i beroende av den tangentiella hastighetskomposanten i utloppet Vtd enligt ekvationen (8) K Vtd Wp =(radianer per sekund)(8) rd K är i huvudsak konstant och svarar mot ungefar 1.

Om ventilen 12, som avger fluidum till virvelkammaren, fordelar alit fludium pa ledningarna 7, blir V t =r6Wb(9) Vtd =1 (S)r,Wb(10) rd Wp = (ay (s)Kwb(11) rd Eftersom vardena r, och ra aro fixa och vardena K och (S) dro i huvudsak konstanta, kan man, om (S) 1 K Alta r 2 A= () rd och Wp = AWbK I fig. 1 dr r, > rd, sá att A > 1 och amplituden for Wp > Wb. For en fackman Or det uppenbart, att utloppet kan ske genom en ring och att en modell kan konstrueras, dar r, Or mindre On rd, sh att A < 1.

Om den ventil 12, som avger fluidum till virvelkammaren, leder allt fluidum till inloppetl 1, finner man i analogi med ekvationen (11), att Wp beror ph inloppets radiella aystand r,, utloppets radiella avstand rd, koefficienten K, viskositetsmodifikationen inuti virvelkammaren (S), och fluidets vinkelhastighet vid radien r6Wb. = 12 Wp (— K(S)W, rd/ Wp = BWbK(S) Man kan shlunda anvanda utforingsformen enligt fig. 1 som en multiplicerande forstarkare och genom installning av det radiella avstand, ph ket fluidet infores, variera forstarkningskoeffieienten enligt ovan frail vardet A till vardet B eller pa samma salt till nagot annat fast varde.

Det Or aven mojligt att leda fluidum proportionellt till inlopp ph olika radiella avstand samtidigt. I sadana fall maste man beakta momentutbytet Indian fluidum, som infores ph ett radiellt avstand r„ och fludium, som infores ph ett mindre, radiellt avsthnd r,. () 1— 1.90822 — - Med ms betecknas massaflOdeshastigheten for fluidum, som infOres i r„ och med ms massaflodeshastigheten for fluidum, som infOres vid rs.

- Dá massan ms liarnatt det radiella avstandet rs, bar den en radiell hastighetskomposant beraknad enligt ekvationen (2) och massa enligt folj ande: th = eVA!(16) = em5,5Vr5 2ar5h(17) varvid e m5,5 är densiteten for m5 vid laget r„ V„ Or den radiella hastigheten vid rs, h r virvelkammarens hojd och A' är den radiella stromningsarean 2nr h. ri- Vr5 - (18) em5,5 2nr5h I laget r/(6 s) ett radiellt avstand, som är nagot storre an r, 1 ins V rs+,-L-- em56 , 2 h(19) I- Den tangentiella stromningshastigheten f6r rhs vid r(6 e) Or Vt(s+s) ==l(S1)r5 Wb(20) r, Hastigheten fOr rhs vid avstandet r/s +a Or salunda V(64-6) -= liVr :+e + Vt:+e(21) V(6 +4 -1/(firs 2+ irs2(S)Wil 2 (22) m5,6 20Th rsir, Den tangentiella momentkomposanten for rhs vid rs ± s är Pt56 = rils Vt6(23) P,„ = 1112 (S1) Wb(24) rs Den tangentiella hastigheten for rhs vid rs är Vt,, r,Wb(25) Det tangentiella momentet for rhs rs P166 lit,r6Wb(26) Det kombinerade, tangentiella momentet vid T6 - 8 Or Pt, Pt„ +P166(27) Wb Pt, — (m5(S1)r2 ria6r62)(28) rs Den tangentiella hastighetskomposanten for den kombinerade stromningen dr Vtc6-ei -(29) (m. 5+ no Pt, Wb (ins(S i)r? + fa6r62)(30) 1'2(1.115+ file) Med hj alp av ekvationerna (4) och (30) blir den tangentiella hastighetskomposanten vid utloppet Vtd Vtd = (ihs Ms) medan We beraknas enligt We - KWb(S),(1115(S1)r52+ + Ii16) ( (Si)r52 +1'22) (KWb(S)2 = ril°) (S) We =,KWb(S), (34) ms a- +1 varvid (S), representerar modifikationen pit grind av den ideella strommens viskositet mellan de radiella lagena 1.5 och rs, medan (S), representerar modifikationen pa grund av den ideella strommens viskosa krafter mellan de radiella lagena rs och rd. En jamforelse mellan ekvationerna (13) och (15) Or instruktiv. om = — ras lila(35) we phr(S), A + (S)2KWb(36) L far +1 I det forenklade fallet att (S)2=:_ 1 blir _Pb-rA- +131Kw,, L ihr + 1(37) eller wQ rri15A Ms 131 Kwi,(38) L th.5 +Its Det Or uppenbart, att en liknande analys latt kan genomforas, om fluidum infOres pa mer On tva radiella avstand. Det Or Oven uppenbart, att avtappningen kan she pa mer On ett radiellt avstand, om sit Onskas, for att minska det erforderliga antalet enheter i ett system.

Aven i fig. 3 och 4 representerar CL centrumlinjen i en kammare 21 med en botten 22 och ett tak 23 forbundna genom en cylindrisk mantel 24 for att bilda en i huvudsak sluten, cylindrisk kammare. Tryckfluidum infOres i kammaren 21 genom ett radiellt ror 25, som slutar vid den cylindriska vaggen 24. Inuti kammaren 21 finnes en andra kammare 26, som bestar av ett skivliknande tak 27, vilket stracker sig parallellt med och nagot nedanfor taket 23, och en ringformig eller cylindrisk vagg 28, som stracker sig parallellt med kammarens 21 vagg 24, Den cylindriska vaggens 28 nedre kant vilar i ett ringformigt spar 29 pa insidan av kammarens 21 botten 22. Ringen 28 och dess tak 27 drivas av en motor M, som Or forbunden med takets 27 centrum. Motorn M Wb (S)15(S Ore + — — drives med variabelt varvtal frau en striimkalla 30 over en spdnnings- eller varvtalsregulator 31. Det fluidum, som tillfores genom roret 25, kommer in i den ringformiga kammaren mellan de cylindriska vaggama 21 och 28,. och alstrar ett tryck i denna kammare. En forbindelse astadkommes genom den ringformiga vaggen 28 frail den ringformiga fordelningskammare, som bildas av vaggarna 24 och 28, och den cylindriska virvelkammare, som ligger innanfOr den ringformiga vaggen 28, genom slitsar 32 och 33, som kunna bilda samma vinkel med en diametral linje, som forbinder slitsarnas utlopp 34. Slitsarna arc anordnade pa var sin sida om denna linje. Det fluidum, som kommerin i den inre kammaren genom slitsarna 32 och 33, har salunda en tangentiell hastighetskomposant. Eftersom slitsarna 32 och 33 bilda samma vinkel med den diametrala linjen och slitsarnas 32 och 33 mynningar ligga pa den diametrala linj en D, astadkommes ett vridmoment, som dr symmetriskt i ftirhallande till linjen CL.

Ett utlopp 35 är anordnat i bottnen 22 symmetriskt i forhallande till linj en CL. Detta utlopp mynnar i en kammare 36 pa bottnens 22 undersida. En serie ringformiga appningar 37 stracka sig in i kammaren 36 ,och dro vanda mot utloppsOppningen 35. Dessa mottagande oppningar omfatta sasom visas en oppning 38, som star mitt for utloppet 35, och ytterligare oppningar 39-42, som ha successivt stOrre diameter och koncentriskt omge den centrala oppningen 38. Dessa mottagande bppningar 38-42 sta genom var sin ledning 43 i fOrbindelse med en manometer 44 av membrantyp.

- I utforingsformen enligt fig 3 och 4 strommar det fluidum, ,som tillfores genom roret 25 till den ringformiga kammaren mellan vaggarna 24 och 28 fOr att sedan stronuna in i virvelkammaren genom slitsarna 32 och 33. Dessa Oro sa anordnade, att det fluidum, som kommer in i virvelkamma- ren, har en tangentiell hastighetskomposant pa grund av stromningshastigheten i slitsarna 32 och 33, Oven om dessa skulle sta stilla. En ytterligare tangentiell hastighetskomposant kan astadkommas genom att den ringformiga vaggen 28 och darmed aven slitsarna 32 och 33 drivas. Denna rotation astadkommes genom motorns M rota- tion och kan aga rum i godtycklig rotationsrikt- ning, om motorn M är omkastbar. Om ringen 28 roterar, verkar den som ett torsionstroghetsmo- meat betraffande stromningen frail den ring- formiga kammaren till virvelkammaren 21. Eftersom slitsarna 32 och 33 icke Oro raidiella, utgar strommen frail dessa med en hastighet, som icke Or radiell, varfOr en kraft verkar pO. strOmningsbanornas vaggar eller slitsar 32 och 33, vilken forsoker att fa. organet 28 i rotation eller Oka sin rotationshastighet kring centrumlinjen CL. Organets 28 varvtal iikar, tills fluidumutstromningen genom utloppet 35 har samma hastighetsvektorriktning som inloppsvektorriktningen for samma stromningsbana. Om salunda huvudmassan har en rotationshastighet Wb, fra.n vilken man kan bortse, forstdrkes salunda den tillfalliga, tangentiella hastighetskomposanten Vt7 vid radien r, (utloppsradien fOr stromningsbanorna 32 och 33), vilket beror pa att verkan av stromningen genom banorna 32 och 33 i organets 28 medelst strom- ningen genom virvelkammaren fOrstarkes till stone tangentiell hastighetskomposant i utloppsradien r.

Vtd = —r,Vt,(39) rd Rotation V medurs forutsattes vara positiv i fig. 3 och vinkeln mellan stromningsbanornas 32 och 33 utlopp i kammaren 21 forutsattes vara a, varjamte motsvarande radiella avstand till centrumlinjen CL är r,. Virvelkammarens 23 hojd vid radien r, forutsattes vara h,. Om organet 28 Or tunt, blir ri-istga Vt7 =+2nr, v, (40) 2 n r7h dar tga är negativ for den orientering av stromningsbanorna 22, som visas i fig. 3.

Organets 28 troghetsmoment i vinkelled forutsattes vara I. Det momentana tillstandet iden tifieras (la enligt foljande dW dt W = w5, flil3r7 [in ,tga + 2 n r7W6] dt (42) 12 ar,h r Vtd = r7n13 tga + 2 r, [W,, + ra 2 ar,h,o (Iii3tga27-a-,W,)] dt(43) 2 nr,h Liknande resultat erhalles, om ih, minskas, emedan organets 28 vinkelmoment infor en signal Vt7 i den minskade strOmningen lb. Om det minskade vardet pa M., Or noll, upptrader ingen stromning till utloppet 35. Utom forsvagning genom friktion och viskosa krafter lagras organets 28 vinkelmoment, tills stromningen rh3 aterupptas.

I vissa fall air det onskvart att bringa organet 28 i rotation genom en lamplig, mekanisk transmission fOr att infora ett varde pa Vt.?, som beror ph en ineffektsignal. Om icke annat anges, avses i detta sammanhang med »ineffektsignal» en fluidumsignal, som avsiktligt pdverkar systemet I Or att bringa detta att avge en onskad uteffektsignal. Denna ineffektsignal kan ha formen av variationer i avseende pa tiden eller tryckpa'verkan, densiteten, stromningshastigheten, massastrtimningshastigheten,fluidumsammansattningen, transportegenskaper eller andra termodynamiska egenskaper for det ingaende fluidet. Med »uteffektsignal» avses hdr en fluidumsignal, som systemet avger som sin uteffekt. Denna uteffektsignal kan ha formen av tids- eller rymdvariationer i tryck, (41) , 6— — densitet, stromningshastighet, massastromningshastighet, fluidumssammansattning, transportegenskaper eller termodynamiska egenskaper for det avgaende fluidet.

Den hastighet, med vilken fluidet roterar dã det strommar frail utloppsOppningen 35, bestammer fluidets spridningsvinkel, efter att fluidet liar lamnat Oppningen 35. Om fluidet icke roterar, riktas alit fluidum eller nastan alit fluidum mot den centrala, mottagande oppningen 38, Ju snabbare fluidet roterar, desto storre blir fordelningen over de mottagande oppningarna 39-42. Visuell observation av manometrarna 44 kommer salunda att ge en upplysning om rotationen i det fluidum, som avgar fran oppningen 35.

Om nu en rotationskomposant infOres i fluidet virvelkammaren i motsvarighet till flagon slags ineffektsignal, kan denna komposant balanseras genom att den ringformiga vaggen 28 pa lamp- ligIroterar. Om man nu kanner det varvtal, med vilket motorn M maste arbeta, for att astadkomma balans, kan man aven bestamma ineffektsignalens storlek.

Enligt detta alternativ kan systemet utnyttjas f Or att mata motorns M varvtal genom den massiva vinkel, som bildas av det roterande, fran Oppningen 35 avgaende fluidet, eftersom denna vinkel visas pa manometrarna 44.

Systemet enligt fig. 5 och 6 omfattar en cylindrisk kammare 50 med en botten 51 och ett tak 52 forbundna genom en cylindrisk vagg 53 for att bilda en sluten, cylindrisk kammare. I denna finnes en poros, cylindrisk vagg 55, som Or anordnad innanfor den yttre vaggen 53 och straeker sig mellan bottnen 51 och taket 52 for aft bilda en ringformig kanal 56 Indian vaggens 55 utsida ()eh vaggens 53 insida. Tryckfluidum infOres 1 den ringformiga kanalen 56 genom ett ror 57, som Or forbundet med en fluidumkalla med lampligt tryck. Fluidet kan stremma genom den porlisa vaggen 55 till den kammare, som omges av densamma. Vaggen erbjuder emellertid sa Mgt mot-stand mot fluidets stromning, aft det fluidum, som tranger in i kammaren, vilken i fortsattningen benamnes virvelkammaren, icke liar nagon tangential hastighetskomposant utan en homogen, radiell hastighetskomposant. Bottnen 51 har en utloppsoppning 60 och taket 52 en utloppsoppning 61. Dessa oppningar Oro cirkulara och symmetriska i forhallande till centrumlinjen CL. Mellan oppningarna 60 och 61 finnes en archimedesskruv 63, vilken bildar en skruvformig ledskena, som medfor differentiell impedans i strommen genom oppningarna 60 och 61 med en roterande rorelsekomposant. Sã lange som den roterande rorelsekomposanten svarar mot gdngornas riktning i skruven 63, underlattar denna stromningen. Dâ striimningen liar motsatt rotationsriktning, hindras den daremot av skruven 63. Den mangd fluidum per tidsenhet, som passerar genom Oppmingarna 60 och 61, beror salunda ph den riktning, i vilken strOmmen roterar i virvelkammaTen. Om skruven forutsattes ha en stigningsriktming medurs Iran oppningen 60 till Oppningen 61, underlattas strommen medurs i riktning mot Oppningen 61 och hindras i riktning mot oppningen 60. Om daremot strommens rotationsriktning omkastas, dvs. omskruven Or hogergangad eller har medurs stigningsriktning fran oppningen 60 till Oppningen 61, blir stromningen vanstergangad fran oppningen 60 till oppningen 61, och skruven underlattar stromningen genom Oppningen 60 och hindrar stromningen genom Oppningen 61. Oppningen 60 Or genom en ledning 65 forbunden med en elastisk balg 66 med ett braddavlopp genom en trang kanal 67. Oppningen 61 Or pa samma satt genom en ledning 68 forbunden med en balg 69 med ett trangt braddavlopp 69'. Balgarna 66 och 69 dm forbundna genom en sting 70, sa att de verka mot varandra. Stangen 70 Or forsedd med en visare 71, som rOr sig Over en skala 72, sa att man genom observation av visarens 71 lage i forhallande till skalan 72 kan avlasa balgarnas 66 och 69 inbordes expansion. Visarens 71 loge utgor salunda ett matt pa fluidets rotationsriktning och rotationshastighet i virvelkammaren.

Om archimedes-skruven 63 Or hogergangad fran Oppningen 60 till oppningen 61 och den roterande stromningen i virvelkammaren Or hogergangad, blir stromningen genom oppningen 61 och ledningen 68 stOrre On stromningen genom Oppningen 60 och ledningen 65, sa att balgen 69 star under hOgre tryck an balgen 66. Balgen 69 kommer da att pressa ihop balgen 66 och fOrskjuta visaren 71 nedat ett stycke, som utger ett matt pa strommens rotationshastighet i virvelkammaren. Om fluidumstrOmningen i denna Or rent radiell, dvs. icke innehaller flagon tangentiell eller roterande rorelsekomposant, blir skruven 63 neutral och lika stor stromning erhalles genom Oppningarna 60 och 61 till balgarna 66 och 69. I sadant fall avleda de tranga braddavloppen 67 och 69 lika mycket fluidum och balgarna alstra krafter, som Oro lika stora och m.otsatta. Visaren 71 kommer da aft stanna pa noll.

UtanfOr kammaren 50 finnas tva ror 75 och 76, i vilka fluidum strommar i plums 77 och 78 riktningar. Ett pitotriir 80 Or \rant i uppstromsriktningen i reret 75 och ett pitotriir 81 vant i uppstromsriktningen i roret 76. Det fluidum, som strommar in i pitotroret 80, ledes till en fordelare 83, som fordelar detta fluidum like pa tva. ledningar 84 och 85, vilka m.ynna i oppningar i vaggen 55 diametralt mitt for varandra och betecknade med 90 och 91. Dessa oppningar Oro orienterade sa i forhallande till vaggen 55, att de in-Mira lika stora tangentiella stromningskomposanter. I virvelkammaren infores salunda en tangentiell stromningskomposant, vars storlek Or representativ for det tryck, som har malts med pitotroret 80.

Pitotroret 81 Or pa samma satt genom en fordelare 92 forbundat med tva ledningar 93 och 94 for att fordela flodet lika ph dessa. Ledningarna 93 och 94 mynna i Oppningar 95 -och 96 i virvelkammarens vagg 55. Vid passagen genom vaggen 55 bilda ledningarna 93 och 94 en tangentiell vin- — —7 kel med vaggen for att infora ett tangentiellt flode. Eftersom mynningarna ligga diametralt mitt fOr varandra, infores ett kring centrumlinjen CL symmetriskt rotationsmoment. Oppningarna 95 och 96 infora en rotationsriktning, vilken ar motsatt den, vilken infores genom oppningarna 90 och 91.

De bagge paren oppningar 90, 91 och 95, 96 motverka salunda varandra, sá att fluidets nettorotation i virvelkammaren utgor ett matt pa tryckskillnaden mellan roren 75 och 76 matt med pitotroren 80 och 81.

I virvelkammaren finnas tva separata stromningshinder. Det ena av dessa har formen av cylindriska stavar 100, som kunna inforas olika djupt i virvelkammaren parallellt med dennas centrumlinje CL. Eftersom stavarna aro cylindriska och anordnade pa kortare radiellt avstand an inloppsoppningarna 90, 91 och 95, 96 med tangentiell stromningskomposant, infora stavarna 100 ett hinder for den radiella stromningen, som är lika stor i bagge rotationsriktningarna. Stavarna 100 aro anordnade pa samma, diametrala linje for att infora ett balanserat impedansmoment och forhindra turbulens, varjamte de aro monterade ph en gemensam fastplatta 101. I denna är fast en kuggstang 102, ingripande med ett kugghjul 103, som drives av en motor 104. Genom lamplig aktivering av denna kan kuggdrevet 103 bringas att rotera och darigenom forflytta kuggstangen 102 i vertikalled for att darigenom skjuta in impedansstavarna 100 mer eller mindre langt i virvelkammaren och salunda infora stone eller mindre motstand mot fluidumflodet i virveln.

Anordningen är vidare forsedd med en andra typ av impedansapparat, som verkar i beroende av fluidets rotationsriktning i virvelkammaren. Denna impedans bestar av tva stavar 110 och 111, som Oro anordnade pa samma diametrala linje pa motsatta sidor om virvelkammarens centrumlinje CL och pa samma avstand fran denna. Stavarna 110 och 111 aro halvcirkelformiga i tvarsnitt med de konvexa ytorna vanda i samma riktning som fluidets rotation medurs, men erbjuda relativt lit et motstand mot rotation medurs pa grund av sin aerodynamiska form. DA fluidet roterar moturs, aro emellertid stavarna 110 och 111 konkava i forhallande till rotationsriktningen och medfora salunda relativt starkt hinder for stromningen. Liksom stavarna 100 aro aven stavarna 110 och 111 monterade pa en tvarplatta 112, som uppbar bagge stavarna 110 och 111 och ar fast i en kuggstang 113, vilken drives med ett kugghjul 114 fran en motor 115.

Stavarna 100 kunna anvandas for symmetrisk och stavarna 110 och 111 for osymmetrisk minskning av rotationen inuti virvelkammaren med atfOljande begransning av den maximala fOrskjutningen av visaren 71 genom att minska det totala omfanget for de tryck, som fortplantas till balgarna 66 och 69, sa att de bli relativt laga, medan trycken i Oren 75 och 76 kunna variera mom vida granser.

I anordningen enligt fig. 7 och 8 anvandes en virvelapparat med en yttre, cylindrisk behallare med botten 120 och ett parallellt tak 121, vilka aro forbundna genom en cylindrisk vagg 122 for att bilda en i huvudsak fullstandigt sluten, cylindrisk kammare. Inuti denna finnes en portis, cylindrisk vagg 123, som stracker sig mellan bottnen 120 och taket 121 innanfOr den cylindriska \Taggen 122, sa att en ringformig kanal 126 bildas, som kan anvandas for att leda tryckfluidum till virvelkammaren 124, vilken begransas av vaggens 123 insida, botten 120 och taket 121.

Fluidum ledes till den ringformiga kanalen 126 genom ett Or 127 och passerar genom den porosa vaggen 123 radiellt in i virvelkammaren 124 utan flagon tangentiell eller roterande rorelsekomposant. Ett for 130 genomstrOmmas av fluidum i den med pilen 131 angivna riktningen. Ett tryckmatningsror 132 stracker sig genom rorets 130 vagg i rat vinkel mot densamma och fortplantar salunda ett tryck, som ar lika med det statiska trycket i roret 130. Ett pitotror 133 ar vant uppstrains i ledningen 130 och utsattes salunda fOr det totala trycket i denna. Strommen i rOret 132, som representerar det statiska trycket i ledningen 130, delas pa lika delar med en fardelare 135 pa tva ledningar 136 och 137. Dessa sluta diametralt mitt emot varandra i virvelkammaren 124 pa samma avstand fran dess centrumlinje CL. Ledningarnas 136 och 137 mynningar Ore riktade mot varandra fOr att bringa fluidet i virvelkammaren 124 att rotera i samma riktning, dvs. moturs sett i fig. 7.

Pitotrorets 133 uteffekt ledes till en fordelare 140, som fOrdelar uteffekten lika pa tva separata ledningar 141 och 142. Dessa ha mynningar 143 och 144 anordnade diametralt mitt emot varandra i virvelkammaren 124 pa samma avstand frail centrumlinjen CL. Mynningarna 143 och 144 infOra fluidet i virvelkammaren 124 1 sadan riktning, att en rotation medurs astadkommes i denna.

Apparaten ar ansluten till en tryckfluidumkalla 150 Over en ventil 151 med en manometer 153. Det fluidum, som slappes fram av ventilen 151, fordelas lika i en fordelare 154 pa ledningar 155 och 156 med mynningar 157 och 158 anordnade sa, att fluidet i virvelkammaren 121 bringas att rotera medurs. Dessa mynningar aro orienterade pa lampligt satt harfor och anordnade diametralt mitt emot varandra pa samma avstand frail centrumlinjen. En andra tryckfluidumkalla 160 ar ansluten till en ventil 161 med en manometer 162. Det fluidum, som passerar genom ventilen 161, uppdelas i tva lika delar i en fOrdelare 163 pa ledningar 164 och 165 med mynningar 167 och 168 anordnade diametralt mitt emot varandra pa var sin sida om centrumlinjen CL. Avstandet mellan mynningarna 167 och 168 kan overensstamma med avstandet mellan mynningarna 157 och 158, som aro anslutna till ventilen 151. Avstandet mellan de mynningar, som Arc anslutna till pitotrtiret 133, och till tryckroret 132 kan vidare vara lika. Stromningen frail pitotroret f6rorsakar ro- 8- i90821 - tation medurs, medan det statiska trycket medfor rotation moturs. Dessa rotationsrorelser kunna balanseras med hjalp av fluidum, som infOres fran ventilerna 151 och 161, av vilka fluidet fran ventilen 151 astadkommer rotation medurs och fluidet fran ventilen 161 moturs.

Den totala rotationen i virvelkammaren 124 kan matas med samma system som enligt fig. 5 och 6, om sa onskas. Enligt den. utforingsform, som visas i fig. 7 och 8, har emellertid skru.ven enligt fig. 5 och 6 utelamnats och i stand anvandas tvh vertikala utloppsledningar 170 och 171, som Aro anordnade symmetriskt i forhallande till centrumlinjen CL och som i inloppsOppningen ha en skovel for att slappa fram strOmmen i ena riktningen och stoppa strommen i motsatt riktrang. Utloppsoppningarna sta i forbindelse med balgar liksom enligt fig. 5 och 6. Denna del av anordningen enligt fig. 7 och 8 behover salunda lake fOrklaras ytterligare.

Anordningen enligt fig. 7 och 8 mater antingen det totala trycket eller det statiska trycket eller skillnaden mellan dessa genoin tillforsel av balanserande forspanningar flan ventilerna 151 och 161. Dessa ventiler kunna installas for att minska den totala rotationen i virvelkammaren till noll, varefter trycken avlasas pa manometrarna 153 och 162, sit att man kan fa en uppfattning am arten eller storleken av trycken i ledningen 130.

De ovan beskrivna utforingsformerna kunna modifieras, utan att uppfinningens ram darfor overskrides.

Claims (18)

Patentansprak:

1. Fluidumforstarkare utan rorliga delar och med fluidumtillforsel till en kammare (1, 21, 50; 124) atminstone nara dess periferi, vilken kammare har atminstone en axiell utloppsoppning (5, 35, 60, 170), kannetecknad darav, att kammaren (1, 21, 50, 124) dr av virveltyp, genom vii-ken fluidet utan rotation strommar mot utloppsoppningen (5, 35, 60, 170) i franvaro av rotationsrorelse mellan kammaren och fluidet, och att kammaren (1, 21, 50, 124) är forsedd med en anordning for att bibringa fluidet rotationsrorelse i forhallande till virvelkammaren f Or astadkommande av en vertikal stromning i denna, vilken anordning Or anordnad att astadkomma en begynnande rotationshastighet, som ar en funktion av ett fOr matning eller detektering avsett fysiskt fenomen, varvid stromningens rotationshastighet forstarkes av den salunda bildade virvelforstarkaren.

2. Forstarkare enligt patentanspraket 1, Unnetecknad darav, att virvelkammarens (1, 21, 50, 124) radie itr stor i fOrhallande till utloppsoppningens (5, 35, 60, 170) radie.

3. Forstarkare enligt patentanspraket 1, kannetecknad darav, alt virvelkammarens (1, 21, 50, 124) radie itr minst tva ganger storre an utloppsOppningen (5, 35, 60, 170).

4. - 4. FOrstarkare enligt patentanspraket 1, kan- netecknad &ray, att virvelkammarens (1, 21, 50, 124) radie fir minst fyra ganger stone an utloppsoppningens (5, 35, 60, 170) radie, och att virvelkammaren (1, 21, 50, 124) bestar av en cylinder, vars hOjd ar liten i forhallande till kammarens diameter.

5. Forstarkare enligt patentanspraket 1, Irannetecknad av en fluidumpaverkad anordning (16) for att mata det frhn virvelkammaren (1) utstrOmmande fluidets rotationshastighet.

6. FOrstarkare enligt patentanspraket 1, kannetecknad darav, att anordningen fOr att bibringa fluidumstrOmningen en rotationsrorelse be-star av en anordning for att selektivt tillfora virvelkammaren (1, 21, 50, 124) en andra fluidumstrdm ph avstand fran utloppsoppningen (5, 35, 60, 170) och i huvudsak vinkelratt mot kammarens (1, 21, 50, 124) radiella riktning.

7. Forstarkare enligt patentanspraket 1, Un-= netecknad ddrav, att virvelkammaren (1, 21, 50, 124) fir cylindrisk och att dess langddimension fir liten i forliallande till dess diameter.

8. Forstarkare enligt patentanspraket 1, Irannetecknad darav, att-virvelkammaren (1, 21, 50, 124) har en ports ringformig vagg (28, 55, 123), som dr koaxiell med utloppsoppningen (5, 35, 60, 170) och mojliggor tillforsel av fluidet till virvelkammaren genom denna vagg.

9. Forstarkare enligt patentanspraket 8, kannetecknad darav, att virvelkammaren (50, 124) är forsedd med tva utloppsoppningar (60, 61, 170, 171), vilka aro arriella med varandra och stracka sig genom motsatta gavelvaggar till den cylindriska kammaren (50, 124).

10. FOrstarkare enligt patentanspraket 9, kannetecknad av en installbar anordning for att forsvaga fluidumstromningarna i olika grad i olika rotationsriktningar fran utloppsoppningarna (60, 61, 170, 171). 6.

11. FOrstarkare enligt patentanspraket 10, kanneteeknad darav, att anordningen for att i olika grad forsvaga fluidumstrommarna bestar av en skruvanordning (63) med skruvspiralgangor i endast ena rotationsriktningen och med en gangad del, anbragt nara var och en av Oppningarna.

12. Forstarkare enligt patentanspraket 10, kannetecknad darav, att anordningen for att i olika grad ftirsvaga fluidumstrommarna dr forsedd med luftskovlar (100, 110, 111), var och en anordnad att endast uppfanga luft, som roterar i en viss riktning, varvid rotationsriktningarna Oro motsatta for de till vardera utloppsoppningen (60, 61) Miranda skovlarna.

13. FOrstarkare enligt patentanspraket 8, Irannetecknad darav, att den porosa vaggen (55, 123) Or roterbar med varierande rotationshastighet.

14. FOrstarkare enligt patentanspraket 8, kannetecknad darav, att virvelkammaren (50, 124) bildar ett omrade for inbordes inverkan mellan det genom den. porosa vaggen (55, 123) strommande fluidet och atminstone en sekundar fluidumstrom, som flr riktad huvudsakligen vinkelratt mot vir- — — velkammarens (50, 124) radiella riktning pa avstand frail utloppsoppningens (60, 170) periferi, och som tillfOres selektivt med variabel strOmningshastighet.

15. Forstarkare enligt patentanspraket 9, kannetecknad darav, att atminstone den ena utloppsoppningen (60, 61, 170, 171) dr fOrsedd med en anordning for detektering av riktning och hastighet hos den genom Oppningarna utstrommande stromningens rotation.

16. Forstarkare enligt patentanspraket 14, kannetecknad av en anordning for tillforsel av ytterligare en fluidumstrom i motsatt riktning mat den andra fluidumstrOmmen.

17. FOrstarkare enligt patentanspraket 16, kalinetecknad darav, att ett flertal källor dro anord nade for sekundara fluidumstrommar pa olika radier i virvelkammaren (50, 124), och att forstarkaren ãr fOrsedd med en anordning for att selektivt astadkomma sekundara strommar i motsatta riktningar pa samma och olika rather.

18. FOrstarkare enligt patentanspriket 17, kannetecknad darav, att den är fOrsedd med en av de for detektering avsedda fysiska fenomenen paverkad anordning f Or reglering av stromningen frau de sekundara stromningskallorna. Anforda publikationer: