DE1136166B - In eine Ausstroemoeffnung muendender Stroemungskanal fuer fluessige oder gasfoermige Medien - Google Patents

Description

Bei von einem flüssigen oder gasförmigen Medium durchströmten Kanälen, die in einem divergierenden Teil enden, ruft die feste Wandung dieses divergierenden Teiles eine Verminderung der Geschwindigkeit des Mediumstromes mit einer Erhöhung des statischen Druckes hervor, und diese Geschwindigkeitsverminderung unter Druckerhöhung ist von einem Energieverlust begleitet, der auf die schädliche Wirkung der Grenzschichten des Mediumstromes zurückzuführen ist.

Zweck der Erfindung ist, einen in einem divergierenden Teil endenden und in eine Ausströmöffnung mündenden Strömungskanal für flüssige oder gasförmige Medien mit einer die Ausströmöffnung des Strömungskanals unmittelbar umgebenden, von einem unter Druck stehenden Hilfsmedium gespeisten Ausblasedüse zu schaffen, bei dem dieser Energieverlust sehr gering ist, weil bei ihm die schädliche Wirkung der Grenzschichten des Mediumstromes in dem divergierenden Teil des Strömungskanals auf ein Minimum herabgesetzt wird.

Gemäß der Erfindung weist die Ausblasedüse in eine von der Richtung des aus dem Strömungskanal austretenden Hauptstromes divergierende Richtung, so daß das Hilfsmedium nach Verlassen der Ausblasedüse in Verlängerung der festen Wand des Strömungskanals eine den Hauptstrom umgebende divergierende Mediumwand bildet.

Es sind Wasserstrahlsauger bekannt, bei denen der Treibstrahl aus einer ringförmigen Düse austritt und eine das zu fördernde Medium umgebende Wand bildet. Eine Diffusorwirkung tritt bei diesen Anordnungen aber nicht ein, da die Treibstrahldüsen nicht divergierend zur Achse des Staustrahles gerichtet sind.

Weiter ist es bekannt, bei von einem Medium durchströmten Kanälen, in denen Querschnitts- oder Richtungsänderungen auftreten, an der Stelle der Änderung einen Rotationskörper anzuordnen, der auf seinem den Kanal begrenzenden Teil in Richtung des strömenden Mediums umläuft. Dadurch wird zwar ebenfalls eine Verminderung der Strömungsverluste bewirkt. Diese Anordnungen sind aber im Aufbau und im Betrieb kompliziert und können bei räumlich erweiterten Diffusoren nicht verwendet werden.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 ist ein schematischer Längsschnitt durch einen gemäß der Erfindung ausgebildeten Strömungskanal, der ein Venturi- oder Ejektorrohr bildet;

Fig. 2 ist ein schematischer Längsschnitt durch In eine Ausströmöffnung mündender

Strömungskanal für flüssige

oder gasförmige Medien

Anmelder:
Societe Bertin & Cie., Paris

Vertreter: Dr. E. Wiegand, München 15,

und Dipl.-Ing. W. Niemann,
Hamburg 1, Ballindamm 26, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 29. November 1955 und 25. Juni 1956
(Nr. 703 570 und Nr. 57 353)

Jean Henri Bertin, Neuilly-sur-Seine, Seine,
und Frangois Gilbert Paris, Garches, Seine-et-Oise

(Frankreich),
sind als Erfinder genannt worden

eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die den Lufteinlaß eines Strahltriebwerkes bildet;

Fig. 3 ist ein schematischer Längsschnitt durch einen gemäß der Erfindung ausgebildeten Strömungskanal, der eine Verbindung zwischen zwei Rohrleitungsabschnitten verschiedener Querschnittsflächen bildet;

Fig. 4 zeigt in schematischem Längsschnitt eine weitere Ausführungsform eines Strömungskanals gemäß der Erfindung;

Fig. 5 ist ein schematischer Längsschnitt und
Fig. 6 eine Stirnansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung in Anwendung bei einem Ejektor.

Bei der in Fig. 1 wiedergegebenen Ausführungsforni ist ein konvergierender Strömungskanal 1 mit fester Wand vorgesehen, der rotationssymmetrisch zur Achse a-a ausgebildet ist. An der engsten Stelle geht dieser konvergierende Kanal 1 in eine Ausströmöffnung 2 über, die unmittelbar von einer ringförmigen Ausblasedüse 3 umgeben ist. Diese Ausblasedüse 3 wird über einen Sammelraum 4 aus einer Ldtung 5 mit einem unter Druck stehenden Hilfsmedium gespeist. Beim Austritt aus der Ausblasedüse 5 erzeugt das Hilfsmedium einen schleierartigen Strahl 6.

209 639-/202

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Die Ausblasedüse 3 ist derart nach außen gerichtet, Die Beispiele gemäß den Fig. 1 und 2 zeigen die

daß der Geschwindigkeitsvektor V des Hilf smediums verschiedenen Gestalten, in die sich die Mediumwand

am Ausgang der Düse mit der Achse a-a des Haupt- in Abhängigkeit von den Drücken krümmen kann,

stromes einen Winkel α bildet, so daß der austretende welche auf ihrer Innenseite und Außenseite herrschen.

Mediumstrahl 6 eine divergierende Mediumwand in 5 In Fig. 1 ist angenommen, daß auf der Außen-

Verlängerung der festen Wand des Strömungskanals 1 seite der Mediumwand 6 der Atmosphärendruck p_a

bildet und den aus diesem austretenden Hauptstrom herrscht, während der Druck auf ihrer Innenseite von

umgibt. einem an der engsten Stelle herrschenden Unterdruck

Die Mediumwand 6, welche an ihrem Beginn in in Stromabwärtsrichtung allmählich bis auf den

Richtung eines Kegelmantels mit einem Kegelwinkel ίο Wert p₀ ansteigt. Die Mediumwand 6 nimmt daher

von 2 α verläuft, bewirkt wie eine feste divergierende eine nach außen konvexe Krümmung an.

Wand eine Verzögerung der an der engsten Stelle er- Bei dem in Fig. 2 wiedergegebenen Fall herrscht

reichten Geschwindigkeit des Hauptstromes, jedoch dagegen in dem Strom ein stetig ansteigender Über-

mit geringen Strömungsverlusten, und zwar dadurch, druck, während der äußere Druck auf dem Wert p₀

daß die Grenzschichten von verlangsamter Geschwin- 15 verbleibt. Die Mediumwand 6 besitzt daher eine nach

digkeit, wie sie bei Strömungskanälen mit fester außen konkave Krümmung.

divergierender Wand beobachtet werden, vermieden Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 betrifft den oder vermindert sind. Der Druck des die Ausblase- Übergang von einer Rohrleitung 10 kleinen Querdüse 3 speisenden Hilfsmediums kann derart gewählt Schnitts zu einer Rohrleitung 11 mit größerem Quersein, daß die Anfangsgeschwindigkeit V der aus der 20 schnitt. Die festen Wände der beiden Rohrleitungen Ausblasedüse 3 austretenden Stromfäden wenigstens sind einander übergreifend angeordnet, und die Vergleich der Geschwmdigkeit des Hauptstromes an der bindung zwischen ihnen wird durch eine divergieengsten Stelle, d. h. an der Ausströmöffnung 2 des rende Mediumwand 6 hergestellt, die von einem aus Kanals 1 ist. einer ringförmigen Ausblasedüse 3 austretenden Hilf s-Die vorstehend beschriebene Anordnung wirkt 25 medium gebildet wird. Die Mediumwand 6 ersetzt auch ohne einen zusätzlichen Treibstrahl als Strahl- hier eine divergent verlaufende feste Übergangswand, pumpe, bei der die Mitnahme des in den konvergie- Gegenüber einer festen divergenten Wand bietet die renden Kanal 1 eintretenden Hauptmediums allein divergierende Mediumwand auch hier den Vorteil, durch die Reibung des mit großer Geschwmdigkeit daß sie die Umwandlung der Geschwindigkeiten und strömenden Hilfsmediums an den Molekülen des die 30 Drücke mit einem Minimum an Verlusten bewirkt. Mediumwand 6 berührenden Hauptstroms, erfolgt. Es Bei der in Fig. 4 wiedergegebenen Ausführungskann jedoch, um die Treibwirkung auf das Haupt- form ist stromabwärts eines von einer festen Wand gemedium zu erhöhen, ein zusätzlicher axialer Treib- bildeten konvergierenden Strömungskanals 41, dessen strahl, der aus einer Düse 7 austritt, vorgesehen sein. Ausströmöffnung von einer aus einem Sammelraum Die Medien, sowohl dasjenige, welches die diver- 35 44 gespeisten ringförmigen Ausblasedüse 43 umgeben gierende Mediumwand 6 bildet, als auch dasjenige ist, eine divergent verlaufende und ziemlich kurze des Hauptstromes können je nach den ins Auge Auffangleitung 45 mit fester Wand angeordnet, die gefaßten Anwendungszwecken Gase oder Flüssig- mit dem konvergierenden Kanal 41 durch Stege 46, keiten sein. Die Anordnung kann auch so betrieben 46' verbunden ist. Die Auffangleitung 45 weist ein werden, daß die Mediumwand von einer Flüssigkeit 4° abgerundetes Einlaufstück 47 auf. Ein aus der Ausgebildet wird und der Hauptstrom von einem Gas blasedüse43 austretendes Hilf »medium erzeugt strom- oder umgekehrt. abwärts der Ausströmöffnung des Kanals 41 eine Bei dem in Fig. 2 wiedergegebenen Ausführungs- divergierende Mediumwand, die durch die Keile F-F' beispiel handelt es sich um den Lufteinlaß eines angedeutet ist.

Strahltriebwerkes, das sich mit großer Geschwindig- 45 Bei diesem Beispiel ist angenommen, daß die Strökeit bewegt. Solche Triebwerke benötigen einen Dif- mung des Hauptmediums in dem konvergierenden fusor, der dazu dient, die eingetretene Luft zu ver- Strömungskanal 41 durch die Treibwirkung des aus langsamen und ihre kinetische Energie in Druck- der Ausblasedüse 43 austretenden Hilfsmediums herenergie umzuwandeln. Gemäß der Erfindung ist die beigeführt wird. Die Auffangleitung 45 soll das divergierende feste Wand eines solchen Diffusors 50 Hauptmedium und das Hilfsmedium führen, wenn durch eine Mediumwand 6 ersetzt, die von einem aus das Hilfsmedium auf einer gewissen Wirkstrecke den einer ringförmigen Ausblasedüse 3 austretenden HiUs- größten Teil seiner Energie und damit seiner Wirkmediumstrahl gebildet wird. Die Ausblasedüse 3 be- samkeit verloren hat. Die Auffangleitung 45 überfindet sich an der Hinterkante eines Strömungskanals nimmt dann die Aufgabe der Mediumwand und in Form eines hohlen Ringes 8, welcher die Luftein- 55 bringt das Hauptmedium mit geringen Verlusten wielaßöffnung des Triebwerkes umgibt. Der Hohlraum der auf Atmosphärendruck. Die Auffangleitung 45 des ringförmigen Strömungskanals 8 wird über ein muß sich der Mediumwand anpassen, und da die Zufuhrrohr 5 mit unter Druck stehendem Gas ge- letztere eine starke Divergenz hat (mit einem halben speist, beispielsweise mit dem Verdichter des Trieb- Kegelwinkel von z. B. 30°), muß der Durchmesser werkes entnommener oder von einem besonderen 60 der Auffangleitung 45 an ihrer engsten Stelle wesent-Hilfsverdichter gelieferter Luft. Nachdem der durch lieh (z. B. um 20 bis 50 «/0) größer sein alsderDurchden Kanal 8 eingetretene Hauptluftstrom in dem von messer an der engsten Stelle 42 des konvergenten der Mediumwand 6 umgebenen Diffusor eine Ver- Strömungskanals 41.

langsamung und Verdichtung erfahren hat, gelangt er Der Ejektor nach den Fig. 5 und 6 weist einen in eine Auffangleitung 9, welche ihn zu dem Trieb- 65 Strömungskanal von rechteckigem Querschnitt auf, werk führt. Der Eingang der Auffangleitung 9 ist der- der von zwei ebenen Wänden 21 und zwei konverart geformt, daß er die divergent verlaufende Medium- genten Wänden 22 begrenzt ist. Am Rand, aber innerwand 6 einhüllt. halb der Ausströmöffnung dieses Strömungskanals,

durch welche der Luftstrom hindurchtritt, sind zwei gerade, rechtwinklig zu den Wänden 21 verlaufende Ausblasedüsen 23 angeordnet, die mit einem unter Druck stehendem Hilfsmedium aus Zuleitungen 27 über Sammelräume 26 gespeist werden und zwischen den beiden ebenen festen Wänden 21 des Strömungskanals zwei divergierende Mediumwände 24 erzeugen. Die Ausblasedüsen 23 hegen zu den konvergenten festen Wänden 22 des Strömungskanals nach innen versetzt, so daß Durchgänge 25 vorhanden sind, durch welche Luft hindurchströmt, die durch Reibung an den Außenseiten der Mediumwände 24 angesaugt wird. Auf diese Weise wird die Treibwirkung der Mediumwände auf den Hauptluftstrom erhöht, so daß auf einen besonderen zentralen Treibstrahl verzichtet werden kann.

Auch die zuletzt genannte Ausführungsform kann rotationssymmetrisch ausgebildet sein, wobei an Stelle der beiden geraden Ausblasedüsen 23 eine ringförmige Ausblasedüse verwendet werden müßte.

Das für die Erzeugung der Mediumwände verwendete Hilfsmedium kann eine Flüssigkeit, z. B. Wasser oder Quecksilber sein, welche zurückgewonnen werden kann.

Die Wirksamkeit des Mediumschleiers ist proportional seiner Bewegungsgröße, und bei Verwendung einer Flüssigkeit ist es leicht, eine sehr hohe Bewegungsgröße zu erzielen. Ferner ist die von einer Flüssigkeit gebildete Mediumwand homogener als eine gasförmige, und sie wird durch die Berührung mit der Atmosphäre weniger rasch zerstört.

Durch Änderung des Druckes des Hilfsmediums, der Dichte dieses Mediums sowie der Größe und Richtung der Ausblasedüse kann die Einrichtung den jeweiligen Betriebsbedingungen angepaßt werden.

Ferner kann es zweckmäßig sein, die Abgabe des Hilfsmediums aus den Ausblasedüsen in bezug auf Druck und Menge zu modulieren oder pulsierend zu machen. Dadurch ergeben sich die bekannten Vorteile eines pulsierenden Treibstrahles, wie die Erzeugung von Wirbeln und die Erhöhung des Wirkungsgrades.

Die Modulation oder Pulsation der Hilfsmediumabgabe kann durch bekannte Mittel, z. B. durch intermittierende Verbrennung oder durch periodische Absperrung, herbeigeführt werden.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE:
   1. In eine Ausströmöffnung mündender Strömungskanal für flüssige oder gasförmige Medien mit einer die Ausströmöffnung des Strömungskanals unmittelbar umgebenden, von einem unter Druck stehenden Hilfsmedium gespeisten Ausblasedüse, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausblasedüse (3, 23, 43) in eine von der Richtung des aus dem Strömungskanal (1, 8, 10, 26, 41) austretenden Hauptstromes divergierende Richtung (F) weist, so daß das Hilfsmedium nach Verlassen der Ausblasedüse in Verlängerung der festen Wand des Strömungskanals eine den Hauptstrom umgebende divergierende Mediumwand (6, 24, F-F') bildet.
2. 2. Strömungskanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Wand des Strömungskanals (1, 41) vor der Ausströmöffnung konvergent verläuft, so daß sie mit der divergierenden Mediumwand (6, F-F') eine Venturidüse bildet.
3. 3. Strömungskanal nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts der Ausströmöffnung des Strömungskanals (8, 41) eine Auffangleitung (9, 45) mit fester Wand angeordnet ist, welche die durch die ringförmige Ausblasedüse (3, 43) erzeugte divergierende Mediumwand (6, F-F') umgibt und die aus dem Strömungskanal (8, 41) austretende Strömung aufnimmt (Fig. 2 und A).
4. 4. Strömungskanal nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Wand der Auffangleitung (45) in Verlängerung der von der ringförmigen Ausblasedüse (43) erzeugten divergierenden Mediumwand {F-F') divergent verläuft und mit einem konvergenten Einlaufstück (47) versehen ist (Fig. 4).
5. 5. Strömungskanal nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausblasedüse (23) zur Erhöhung der Ejektorwirkung der divergierenden Mediumwand (24) am Rande, aber innerhalb der durch die Ausströmöffnung tretenden Hauptströmung angeordnet ist (Fig. 5, 6).
6. 6. Strömungskanal nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfsmedium eine Flüssigkeit, z. B. Wasser oder Quecksilber, ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 407 202, 583 792, 286;

   französische Patentschrift Nr. 1 006 146;
   Lexikon der Physik, 1950, Bd. I, S. 449.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 209 639/202 8.