DE102008044148B4 - Expansion tank for hydraulic power steering - Google Patents
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Abstract
Ausgleichsbehälter der in einem Mediumkreislauf eingebunden ist, wobei der Ausgleichsbehälter einen bodenseitigen Einlass (4) und einen bodenseitigen Auslass aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein in seiner Axialerstreckung unterhalb eines minimal zu erwartenden Mediumspiegels angeordnetes Rotation erzeugendes Element (6) feststehend innerhalb des Ausgleichsbehälters angeordnet ist, welches sich in Axialrichtung gesehen von dem bodenseitigen Einlass (4) in Richtung zu einem dazu gegenüberliegenden Behälterende erstreckt, und an seinem zum Einlass (4) gegenüberliegenden Ende ein als Prallplatte ausgeführtes Abschlusselement (7) aufweist, wobei das Rotation erzeugende Element (6) und das Abschlusselement (7) jeweils einen Außenumfang aufweist, welcher bezogen auf eine Innenwand (3) des Ausgleichbehälters beabstandet ist, so dass ein Rotationsraum (9) für das Medium gebildet ist.Expansion tank which is integrated in a medium circuit, wherein the expansion tank has a bottom inlet (4) and a bottom outlet, characterized in that in its axial extension below a minimal expected medium level arranged rotation generating element (6) is fixedly disposed within the expansion tank which extends in the axial direction from the bottom inlet (4) towards an opposite end of the container, and at its end opposite the inlet (4) has an end element (7) designed as a baffle plate, the rotation-generating element (6) and the end member (7) each having an outer periphery which is spaced with respect to an inner wall (3) of the expansion tank, so that a rotation space (9) is formed for the medium.
Description
Die Erfindung betrifft einen Ausgleichsbehälter mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, wobei der Ausgleichsbehälter in einem Mediumkreislauf eingebunden ist, und wobei der Ausgleichsbehälter einen Einlass und einen Auslass aufweist.The invention relates to a surge tank having the features of the preamble of claim 1, wherein the surge tank is integrated in a medium circuit, and wherein the surge tank having an inlet and an outlet.
Derartige Ausgleichsbehälter sind zum Beispiel als Speicherbehälter für die Hydraulikflüssigkeit (Servoölbehälter) einer hydraulischen Servolenkung eines Kraftfahrzeuges bekannt. Derzeit bekannte, hydraulische Servolenksysteme werden beispielhaft in Personenwagen, Lastkraftwagen oder dergleichen Kraftfahrzeugen eingesetzt, und weisen eine Mediumpumpe z. B. eine Hydraulikpumpe auf. Die Hydraulikpumpe bewirkt einen, von einer Drehzahl eines Verbrennungsmotors unabhängigen, konstanten Fluid- bzw. Mediumstrom. Die Mediumpumpe ist mit dem Auslass des Ausgleichsbehälters verbunden. Die Mediumpumpe bewirkt einen Transport des Mediums z. B. zu einem Lenkgetriebe, von wo aus das Medium zum Ausgleichsbehälter zurücktransportiert wird. Der beispielhafte Servoölbehälter dient primär dem Ausgleich von Füllhöhenschwankungen bedingt beispielsweise durch thermische Dehnung, gelöstes Gas im Fluid und im geringem Umfang Systemleckage.Such expansion tanks are known, for example, as storage tanks for the hydraulic fluid (servo oil tank) of a hydraulic power steering system of a motor vehicle. Currently known, hydraulic power steering systems are used by way of example in passenger cars, trucks or the like motor vehicles, and have a medium pump z. B. on a hydraulic pump. The hydraulic pump causes a, independent of a speed of an internal combustion engine, constant fluid or medium flow. The medium pump is connected to the outlet of the expansion tank. The medium pump causes a transport of the medium z. B. to a steering gear, from where the medium is transported back to the expansion tank. The exemplary servo oil tank serves primarily to compensate for level fluctuations caused for example by thermal expansion, dissolved gas in the fluid and to a lesser extent system leakage.
Der konstante Fluidstrom wird über ein internes Steuerventil (Flussbegrenzungsventil) sichergestellt, welches den Austritt des Mediums aus dem Ausgleichsbehälter in den Mediumkreislauf steuert. Diese Steuerventile sind aber sehr anfällig gegen Verunreinigungen, welche sich in dem Medium bzw. dem Fluid befinden können. Kleine Partikel, insbesondere harte Oxide wie zum Beispiel Silizium- und/oder Aluminiumoxide (SiO2, AlO2) gelangen in den Spalt zwischen den Steuerventilkolben und dessen Bohrung, und können so das jeweilige Material bzw. Bauteil und damit das gesamte Steuerventil zerstören. Durch Verschmutzung wird das Flussbegrenzungsventil blockiert bzw. festgesetzt. Dadurch wird der Förderstrom pumpendrehzahlabhängig, was zu unterschiedlicher Servounterstützung (in Abhängigkeit von der Motordrehzahl) führt.The constant fluid flow is ensured by an internal control valve (flow control valve), which controls the discharge of the medium from the surge tank into the medium circuit. However, these control valves are very susceptible to contamination which may be in the medium or fluid. Small particles, especially hard oxides such as silicon and / or aluminum oxides (SiO 2 , AlO 2 ) get into the gap between the control valve piston and its bore, and so can destroy the respective material or component and thus the entire control valve. Contamination causes the flow-limiting valve to become blocked or locked. As a result, the flow rate is pump speed dependent, resulting in different power assistance (depending on the engine speed).
Natürlich kann auch die Mediumpumpe selbst durch die Partikel zerstört werden. Aufgrund der hohen Empfindlichkeit der Pumpe gegen Verunreinigungen des Fluids, insbesondere gegen in dem Fluid- bzw. Mediumstrom mitgeführte Partikel (z. B. SiO2, AlO2) sind Filterelemente vorgesehen, welche in Verbindungsleitungen bzw. -schläuchen oder dem Ausgleichsbehälter selbst angeordnet sind. Die Filterelemente filtern die Verunreinigungen aus dem Fluid- bzw. Mediumstrom heraus, und verhindern so ein Eintreten der Verunreinigungen zum Beispiel in die Pumpe oder in das Steuerventil.Of course, the medium pump itself can be destroyed by the particles. Due to the high sensitivity of the pump against contamination of the fluid, in particular against entrained in the fluid or medium flow particles (eg., SiO 2 , AlO 2 ) filter elements are provided, which are arranged in connecting lines or hoses or the expansion tank itself , The filter elements filter out the contaminants from the fluid stream, thus preventing the contamination from entering the pump or control valve, for example.
Als ein Hauptnachteil derartiger Filterelemente ist anzusehen, dass diese die Mediumströmung negativ beeinflussen, bzw. den Durchfluss stören, da der freie Strömungsquerschnitt erheblich eingeschränkt ist. Zudem verstopft das Filterelement zunehmend nach einer gewissen Betriebsdauer, so dass sich die vorgenannten Nachteile weiter verstärken, was sogar in einem Druckabfall resultieren kann. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, dass die Filterelemente sehr kostenintensiv sind.One of the main drawbacks of such filter elements is that they negatively influence the medium flow or disrupt the flow, since the free flow cross-section is considerably restricted. In addition, the filter element increasingly clogged after a certain period of operation, so that further amplify the aforementioned disadvantages, which can even result in a pressure drop. Another disadvantage is the fact that the filter elements are very expensive.
Die
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Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, einen Ausgleichsbehälter der eingangs genannten Art mit einfachen Mitteln so zu verbessern, dass eine Trennung von Schwerstoffen, bzw. unerwünschten Feststoffen aus der Flüssigkeit ohne Verwendung eines Filterelementes erreichbar ist.The invention is based on the prior art, the object to improve a surge tank of the type mentioned with simple means so that a separation of heavy materials, or undesirable solids from the liquid without use of a filter element can be achieved.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Ausgleichsbehälter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei in dem Ausgleichsbehälter ein Rotation erzeugendes Element angeordnet ist, das sich in Axialrichtung gesehen von dem Einlass in Richtung zu einem dazu gegenüberliegenden Behälterende erstreckt, und an seinem zum Einlass gegenüberliegenden Ende ein Abschlusselement aufweist, wobei das Rotation erzeugende Element und das Abschlusselement jeweils einen Außenumfang aufweist, welcher jeweils bezogen auf eine Innenwand des Mediumbehälters beabstandet ist, so dass ein Rotationsraum für das Medium gebildet ist.According to the invention the object is achieved by a surge tank with the features of claim 1, wherein in the surge tank, a rotation generating element is arranged, which extends in the axial direction from the inlet towards a container end opposite thereto, and at its opposite end to the inlet a closing element, wherein the rotation-generating element and the closing element each having an outer periphery which is spaced in each case with respect to an inner wall of the medium container, so that a rotation space for the medium is formed.
Erfindungsgemäß ist das Rotation erzeugende Element feststehend in dem Ausgleichsbehälter angeordnet, was bedeutet, dass sich das Rotation erzeugende Element in dem Ausgleichsbehälter selbst nicht um seine Mittelachse dreht.According to the invention, the rotation-generating element is fixedly arranged in the expansion tank, which means that the rotation-generating element in the expansion tank itself does not rotate about its central axis.
Zweckmäßiger Weise weist das Rotation erzeugende Element Umlenkelemente auf, welche an einem Mittelelement angeordnet sind. Das Mittelelement ist bevorzugter Weise deckungsgleich zur Mittelachse des Ausgleichsbehälters, wenn das Rotation erzeugende Element in dem Ausgleichsbehälter montiert ist. Die Umlenkelemente sind in der Art von Turbinenschaufeln ausgeführt, weisen also einen gebogenen Verlauf vom Mittelelement zum gegenüberliegenden Ende der Umlenkelemente auf.Expediently, the rotation-generating element has deflection elements which are arranged on a middle element. The central element is preferably congruent with the central axis of the surge tank when the rotation generating element is mounted in the surge tank. The deflecting elements are designed in the manner of turbine blades, ie have a curved course from the central element to the opposite end of the deflecting elements.
Vorteilhaft enden die Umlenkelemente mit ihrem zum Mittelelement gegenüberliegenden Ende beabstandet zur Innenwand des Ausgleichsbehälters, so dass der Rotationsraum gebildet ist, in welchem das Medium um das Mittelelement rotiert.Advantageously, the deflection elements end at their opposite end to the central element spaced from the inner wall of the surge tank, so that the rotational space is formed, in which the medium rotates about the central element.
Das Rotation erzeugende Element ist in bevorzugter Anordnung zum Einlass in Axialrichtung beabstandet, kann aber auch direkt an dem, dem Einlass zugeordneten Behälterende aufgesetzt sein. Der Einlass ist bodenseitig angeordnet, so dass das Rotation erzeugende Element auf dem Boden aufsteht oder zu diesem mit seinem bodenseitigen Ende beabstandet ist.The rotation-generating element is preferably spaced apart from the inlet in the axial direction, but may also be placed directly on the container end associated with the inlet. The inlet is arranged on the bottom side, so that the rotation-generating element rests on the ground or is spaced therefrom with its bottom end.
Der Einlass kann nun mit seiner Mittelachse deckungsgleich zur Mittelachse des Rotation erzeugenden Elementes, oder mit seiner Mittelasche seitlich versetzt zu diesem angeordnet sein. Bevorzugter Weise weist der Einlass einen lichten Durchmesser auf, der kleiner ist als der Durchmesser des Mittelelementes, wobei der lichte Durchmesser auch grösser sein kann, so dass der Einlass das Mittelelement in Radialrichtung gesehen überragt. Natürlich kann der lichte Durchmesser auch den gleichen Betrag aufweisen, wie der Durchmesser des Mittelelementes. Damit kann in den Ausgleichsbehälter eintretendes Medium aus dem Einlass an dem Mittelelement vorbeiströmen.The inlet can now be arranged with its central axis congruent to the central axis of the rotation generating element, or laterally offset with this with its middle ash to this. Preferably, the inlet has a clear diameter which is smaller than the diameter of the central element, wherein the clear diameter may also be larger, so that the inlet projects beyond the middle element in the radial direction. Of course, the clear diameter may also have the same amount as the diameter of the middle element. In this way, medium entering the expansion tank can flow past the inlet at the middle element.
Das Abschlusselement ist gemäß der Erfindung als Prallplatte ausgeführt, welches an dem zum Einlass gegenüberliegenden Ende des Rotation erzeugenden Elementes angeordnet ist. Das Abschlusselement kann in Radialrichtung gesehen dieselbe Erstreckung aufweisen wie die Umlenkelemente. Das Abschlusselement kann in Radialrichtung gesehen aber auch kleiner oder grösser als die Umlenkelemente ausgeführt sein. Ist das Umlenkelement in Radialrichtung gesehen grösser als die Umlenkelemente ausgeführt, so dass das Abschlusselement die Umlenkelemente in Richtung zur Innenwand überragt, ist der Außenumfang des Abschlusselementes bevorzugt so bemessen, dass dieser zur Innenwand des Mediumbehälters beabstandet ist, so dass der Rotationsraum auch im Bereich des Abschlusselementes erhalten bleibt.The closing element is designed according to the invention as a baffle plate, which is arranged at the opposite end to the inlet of the rotation-generating element. The closing element can have the same extent as the deflecting elements viewed in the radial direction. The closing element can be seen in the radial direction but also be made smaller or larger than the deflecting elements. If the deflecting element is larger than the deflecting elements when viewed in the radial direction, so that the terminating element projects beyond the deflecting elements in the direction of the inner wall, the outer circumference of the terminating element is preferably dimensioned such that it is spaced from the inner wall of the medium container, so that the rotational space is also in the region of End element is preserved.
Der Ausgleichsbehälter kann einen minimalen und maximalen Mediumstand aufweisen. Zweckmäßiger Weise ist das Rotation erzeugende Element dabei in seiner axialen Erstreckung so ausgeführt, dass dieses auch bei minimalem Mediumstand in dem Ausgleichsbehälter von dem Medium bedeckt ist, also dass das Rotation erzeugende Element bzw. sein Abschlusselement unterhalb des vorgegebenen, minimalen Mediumspiegels (Flüssigkeitsspiegels) angeordnet ist.The expansion tank can have a minimum and maximum medium level. Appropriately, the rotation-generating element is designed in its axial extent so that it is covered even with minimal media level in the reservoir from the medium, so that the rotation generating element or its terminating element below the predetermined, minimum medium level (liquid level) is.
Durch den Einlass strömt das Medium axial zur Mittelachse des Ausgleichsbehälters bzw. zu dem Mittelelement in dem Ausgleichsbehälter ein. Insofern weist das eintretende Medium eine Linearströmung auf. Aufgrund des Rotation erzeugenden Elementes wird die lineare Strömung in eine Rotationsströmung umgewandelt. Dabei ist günstiger Weise das Abschlusselement vorgesehen, welches das eintretende Medium zwingt an den Umlenkelementen vorbeizuströmen, so dass ein Drall bzw. Wirbel des Mediums erzeugt wird. Insofern wird eine lineare Strömung in eine Rotationsströmung umgewandelt. Der Drall bzw. die Rotation des Mediums wirkt auf die darin mitgeführten Partikel bzw. Feststoffe welche so zur Innenwand des Ausgleichsbehälters transportiert werden. An der Innenwand des Ausgleichsbehälter ist die Rotationsgeschwindigkeit des Mediums so gering, dass die Partikel schwerkraftbedingt absinken. Through the inlet, the medium flows axially to the central axis of the surge tank or to the central element in the surge tank. In this respect, the incoming medium has a linear flow. Due to the rotation generating element, the linear flow is converted into a rotational flow. In this case, the closing element is advantageously provided, which forces the incoming medium past the deflecting elements, so that a swirl or vortex of the medium is generated. In this respect, a linear flow is converted into a rotational flow. The twist or rotation of the medium acts on the entrained particles or solids which are transported to the inner wall of the surge tank. On the inner wall of the expansion tank, the rotational speed of the medium is so low that the particles fall due to gravity.
Üblicherweise sinken die Partikel schwerkraftbedingt dabei zum Boden des Ausgleichsbehälters, weswegen bodenseitig, vorzugsweise im Randbereich des Ausgleichsbehälters, also im Bereich seiner Innenwand zweckmäßiger Weise Vertiefungen, also Sammeltaschen vorgesehen sind, in welchen die absinkenden Partikel gelangen bzw. aufgenommen werden und angesammelt werden. Die Vertiefungen sind in bevorzugter Ausführung mit Trennwänden versehen, und bilden „Totwasserzonen”, also Zonen in denen keine oder zumindest eine derart geringe Strömung herrscht, dass Partikel in den Vertiefungen bzw. Sammeltaschen verbleiben. Insofern verhindern die Vertiefungen eine Wiedereinspeisung von abgeschiedenen bzw. sedimentierten Partikeln in den Mediumkreislauf. Natürlich kann aber auch vorgesehen sein, eine einzige in Umfangsrichtung gesehene durchlaufende Vertiefung ohne Trennwand an dem Boden des Ausgleichsbehälters bzw. an dessen Randbereich anzuordnen, um so eine in Umfangsrichtung durchgehende Sammeltasche also „Totwasserzone” zu bilden.Usually, the particles fall due to gravity to the bottom of the expansion tank, which is why bottom side, preferably in the region of its inner wall expediently recesses, ie collection pockets are provided, in which reach the sinking particles or are absorbed and accumulated. The depressions are provided in a preferred embodiment with partitions, and form "dead water zones", ie zones in which no or at least such a low flow prevails that particles remain in the wells or collection pockets. In this respect, the depressions prevent a re-feeding of separated or sedimented particles into the medium circuit. Of course, it can also be provided to arrange a single continuous recess without a partition wall, seen in the circumferential direction, at the bottom of the expansion tank or at the edge region thereof, so as to form a circumferentially continuous collecting pocket, ie "dead water zone".
Günstiger Weise ist vorgesehen, dass der Auslass mit seiner Mündung innerhalb des Rotationsraumes angeordnet ist, in dem partikelfreies Medium abgesaugt werden kann. Es ist vorgesehen, dass der Auslass an dem gleichen Behälterende angeordnet ist wie der Einlass, also bodenseitig. Insofern gelangt das Medium axial einströmend in den Ausgleichsbehälter und wird axial ausströmend aus diesem herausgesaugt (Pumpe), da zumindest die resultierenden Mittelachsen beider (Einlass, Auslass) bevorzugt parallel zueinander angeordnet sein können.Conveniently, it is provided that the outlet is arranged with its mouth within the rotation space, can be sucked in the particle-free medium. It is envisaged that the outlet is arranged on the same container end as the inlet, ie on the bottom side. In this respect, the medium passes axially into the expansion tank and is sucked out axially out of this (pump), since at least the resulting center axes of both (inlet, outlet) may preferably be arranged parallel to each other.
Dadurch, dass die Partikel bzw. Feststoffe in dem Medium aufgrund der Rotation des Mediums zur Innenwand des Ausgleichsbehälters transportiert werden, und dort schwerkraftbedingt absinken, und der Rotationsraum somit partikelfrei ist, kann auf ein Filterelement zum Auffangen der Partikel verzichtet werden. Insofern wird der Auslass zur Mediumpumpe in seinem Durchlass nicht beeinträchtigt, wobei sichergestellt ist, dass die Partikel bzw. störenden Feststoffe nicht in den Mediumkreislauf zurückgelangen können, da diese in den Sammeltaschen an dem Boden des Ausgleichsbehälters sicher gesammelt werden. Verglichen mit in Ausgleichsbehälter eingesetzten Filterelementen weist der erfindungsgemäße Ausgleichsbehälter keine negativen Einflüsse auf die Effektivität des Mediumkreislaufes auf, und kann wesentlich preiswerter zur Verfügung gestellt werden, da auf ein Filterelement verzichtet werden kann. Dies ist bei niedrigen und/oder sehr niedrigen Außentemperaturen vorteilhaft (keine Geräusche, geringe Ölverschäumung). Da ein Filterelement entfällt, kann dieses auch nicht verstopfen, so dass auch deshalb keine negativen Einflüsse auf die Effektivität des Mediumkreislaufes zu erwarten sind. Natürlich werden auch die Vertiefungen nach einer bestimmten Betriebszeit des Mediumbehälters so gefüllt sein, dass eine Reinigung erforderlich wird. Die Vertiefungen bzw. Sammeltaschen können dabei aber vorteilhaft so bemessen sein, dass auch ein Reinigungsintervall verglichen mit Filterelementen erheblich verlängert werden kann. Natürlich liegt es durchaus im Sinne der Erfindung, dass die Vertiefungen so ausgeführt bzw. dimensioniert sind, dass diese während der gesamten Lebensdauer des Fahrzeuges nicht gereinigt werden müssen. Allerdings muss der erfindungsgemäße Ausgleichsbehälter gegebenenfalls nur gereinigt werden, also die Sammeltaschen geleert werden, wohingegen ein verstopftes Filterelement in der Regel durch ein neues ersetzt werden muss, so dass die ursprüngliche, aber durch das Filterelement beeinträchtigte Effektivität des Mediumkreislaufes wieder erreichbar ist.Characterized in that the particles or solids are transported in the medium due to the rotation of the medium to the inner wall of the surge tank, and there fall due to gravity, and the rotational space is thus particle-free, can be dispensed with a filter element for collecting the particles. In this respect, the outlet to the medium pump is not impaired in its passage, it being ensured that the particles or interfering solids can not get back into the medium circuit, as they are safely collected in the collection pockets at the bottom of the surge tank. Compared with filter elements used in expansion tanks, the expansion tank according to the invention has no negative effects on the effectiveness of the medium circuit, and can be made much cheaper available, since it can be dispensed with a filter element. This is advantageous at low and / or very low outside temperatures (no noise, low oil foaming). Since a filter element is omitted, this also can not clog, so that therefore no negative effects on the effectiveness of the medium circuit can be expected. Of course, the wells will be filled after a certain period of operation of the medium container so that a cleaning is required. However, the depressions or collecting pockets can advantageously be dimensioned such that even a cleaning interval can be considerably increased compared to filter elements. Of course, it is entirely within the meaning of the invention that the recesses are designed or dimensioned so that they do not need to be cleaned during the entire life of the vehicle. However, the expansion tank according to the invention may only need to be cleaned, ie the collecting pockets have to be emptied, whereas a blocked filter element generally has to be replaced by a new one, so that the original effectiveness of the medium circuit impaired by the filter element can be achieved again.
Das Mittelelement ist in bevorzugter Ausführung an seinem zum Einlass orientierten Ende geschlossen, so dass das Medium außen an dem Mittelelement vorbeiströmt. Das Mittelelement kann dabei als Vollkörper oder als Hohlkörper ausgeführt sein. Denkbar ist aber auch eine Ausführung, in welcher das Mittelelement an seinem zum Einlass orientierten Ende geöffnet ist, wobei das Mittelelement als Rohr ausgeführt ist, das an seinem zum Einlass gegenüberliegenden Ende geschlossen sein kann. Das Abschlusselement kann hier den Durchmesser des Rohres aufweisen, oder wie zuvor, in Radialrichtung gesehen gleich groß oder grösser als die Radialerstreckung der Umlenkelemente ausgeführt sein. Das Mittelelement bzw. das Rohr kann dabei in seiner Wandung Austrittsöffnungen aufweisen, durch welche in das Mittelelemente eintretendes Medium austreten kann und so direkt auf die Umlenkelemente auftreffen kann. So kann derselbe Effekt erzielt werden wie zuvor, nämlich eine Linearströmung in eine rotatorische Strömung umzuwandeln. Natürlich sollten die Öffnungen so bemessen sein, dass diese durch die Partikel bzw. Feststoffe nicht zugesetzt werden. Zweckmäßiger Weise sollte aber der gesamte eintretende Mediumstrom in das Mittelelement eintreten, wobei der Mediumstrom dann durch die in Höhenrichtung und/oder auch in Radialrichtung beabstandeten Austrittsöffnungen austreten kann, und auf die Umlenkelemente trifft, um so eine Rotationsbewegung des Mediums zu erreichen.The middle element is closed in a preferred embodiment at its inlet-oriented end, so that the medium flows past outside of the central element. The central element can be designed as a solid body or as a hollow body. However, it is also conceivable embodiment in which the central element is open at its inlet-oriented end, wherein the central element is designed as a tube which may be closed at its opposite end to the inlet. The closing element can here have the diameter of the tube, or as previously, as seen in the radial direction be equal to or greater than the radial extension of the deflection executed. The middle element or the tube can have outlet openings in its wall, through which medium which enters the central element can escape and thus impinge directly on the deflecting elements. Thus, the same effect can be achieved as before, namely to convert a linear flow into a rotary flow. Of course, the openings should be sized so that they are not added by the particles or solids become. Appropriately, however, the entire incoming medium flow should enter the central element, wherein the medium flow can then escape through the outlet openings spaced in the vertical direction and / or in the radial direction, and strikes the deflection elements so as to achieve a rotational movement of the medium.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie in der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigenFurther advantageous embodiments of the invention are disclosed in the subclaims and in the following description of the figures. Show it
Der Ausgleichsbehälter weist weiter einen nicht dargestellten Boden und einen dazu gegenüberliegenden, ebenfalls nicht dargestellten Kopfbereich auf.The surge tank further has a bottom, not shown, and an opposite thereto, also not shown head area.
Bodenseitig ist ein Einlass
In dem Ausgleichsbehälter ist ein Rotation erzeugendes Element
Der Rotationsraum
Das Rotation erzeugende Element
Zweckmäßiger Weise weist das Rotation erzeugende Element
Vorteilhaft enden die Umlenkelemente
Das Rotation erzeugende Element
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Einlass
Das Abschlusselement
Der Ausgleichsbehälter ist als Ausgleichsbehälter eines Hydraulikkreislaufes ausgeführt. Der Einlass
Das Rotation erzeugende Element
Durch den Einlass
In
Von daher sind bodenseitig im Bereich der Innenwand
Folgende Formeln sollen das Verhalten der Schwerstoffe bzw. Partikel in dem Medium beschreiben, wobei die Formelzeichen in den
Die Gesamtgeschwindigkeit der Schwerstoffe bzw. Partikel ist: The total velocity of the heavy materials or particles is:
Die radial Geschwindigkeit der Partikel berechnet sich mit: The radial velocity of the particles is calculated with:
Die vertikal Geschwindigkeit der Partikel berechnet sich mit: h = Höhe (Länge) des Umlenkelementes
Zu Fig. 2: Resultierende ZentrifugalkraftTo Fig. 2: Resulting centrifugal force
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FZres = FZC + FZF FZres = v2 a/r(mC – mF) FZres = v2 a/r(vc/ρC – vF/ρF mitFZres = v2avC(1/ρC – 1/ρF) FZ = m*v2 a/r FZC = mc*V2 a FZF = mF*v2 a mc = vc/ρc mF = vF/ρF vc = vF F Zres = F ZC + F ZF F Zres = v 2 a / r (m C - m F ) F Zres = v 2 a / r (v c / ρ C - v F / ρ F WithF Zres = v2 a v C (1 / ρ C - 1 / ρ F ) F Z = m * v 2 a / r F ZC = m c * V 2 a F ZF = m F * v 2 a m c = v c / ρ c m F = v F / ρ F v c = v F
Die Gewichtskraft berechnet sich bei der Annahme eines kugelförmigen Partikels (sphärische Partikel) mit:
Die Widerstandskraft berechnet sich mit:
Hierbei wurde gefunden, dass, wenn die Dichte des Schwerstoffes ρC bzw. des Partikels grösser ist als die Dichte des Mediums ρF, dass die Zentrifugalkraft FZC welche auf das Partikel wirkt, grösser als die Zentrifugalkraft FZF ist, welche auf das Medium wirkt. Durch dieses Kräfteungleichgewicht werden Partikel stärker nach aussen gefördert als das umgebende Medium.
Insofern werden Partikel stets in der Nähe der Innenwand sedimentieren, also Absinken, wenn die Zentrifugalkraft FZC welche auf das Partikel wirkt, gleich der Zentrifugalkraft FZF ist, welche auf das Medium wirkt, und wenn die Dichte des Schwerstoffes ρC bzw. des Partikels grösser ist als die Dichte des Mediums ρF.In this respect, particles will always sediment near the inner wall, ie sinking, when the centrifugal force F ZC acting on the particle is equal to the centrifugal force F ZF acting on the medium and when the density of the heavy material ρ C or of the particle is greater than the density of the medium ρ F.
Dies ist der Fall in Bereichen, in denen keine oder eine sehr geringe Geschwindigkeit herrscht, da die Zentrifugalkraft eine Funktion der Geschwindigkeit ist:
Daraus folgt, dass sich Partikel mit einer höheren Dichte als der Dichte des Mediums (ρC > ρF) in Bereichen, in denen keine Geschwindigkeit oder eine sehr geringe Geschwindigkeit herrscht ansammeln. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn r = R ist (siehe
Der Ausgleichsbehälter bzw. Servoölbehälter dient primär dem Ausgleich von Füllhöhenschwankungen.The expansion tank or servo oil tank serves primarily to compensate for fluctuations in filling height.
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