DE2248560A1

DE2248560A1 - Hydraulische drosselstelle

Info

Publication number: DE2248560A1
Application number: DE19722248560
Authority: DE
Inventors: Paul F Hayner
Original assignee: Sanders Associates Inc
Current assignee: Lockheed Martin Corp
Priority date: 1971-10-12
Filing date: 1972-10-04
Publication date: 1973-04-19
Also published as: JPS4846928A; GB1404857A; AU4678772A; US3750710A

Description

A 248 72 HD/ib ■ ⁴· Oktober 1972

Firma SANDERS ASSOCIATES, INC., Daniel Webster Highway, South, Nashua, New Hampshire . Oj5O6o/USA

Hydraulische Drosselstelle

Die Erfindung bezieht sich auf hydraulische Drosselstellen für den Einbau in abgegrenzte Flußwege von Flüssigkeiten zur Verminderung des Druckes der hindurchfließenden Flüssigkeiten.

In hydraulischen Systemen wird häufig zum Zwecke der Druckverminderung eine Drosselstelle irgendeiner Art in den Flußweg, wie etwa eine Rohrleitung, eingebaut. Eine solche Druckverminderung kann erwünscht sein, wenn die benützte Vorrichtung eine Flüssigkeit mit einem Druck erfordert, der niedriger ist als der von der Versorgungsquelle zur Verfügung gestellte. In anderen Verhältnissen kann eine Drosselstelle als Meßvorrichtung benutzt werden. Der Druckabfall an einer solchen D-rosselstelle ist ein Maß für die Durchflußrate der hindurchfließenden Flüssigkeit. Er kann in Steuergeräten ausgenützt.

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werden. Für einen solchen Zweck kann eine einfache Austrittsöffnung benützt werden. Diese hat den Nachteil, daß der Druckabfall dem Quadrat der Durchflußrate proportional ist. Dies macht die Meßgerätsausrüstung unannehmbar, da dieses quadratische Gesetzt irgendwie ausgeglichen werden muß. Anstelle einer einfachen Austrittsöffnung wurde die Verwendung einer Meßblende mit Miinarer Strömung vorgeschlagen, aber solche Meß-

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blenden haben sich als ziemlich temperaturempfindlich herausgestellt, d.h., der Druckabfall an solch einer Austrittsöffnung ändert sich nicht nur mit der Durchflußrate sondern auch mit der Temperatur der Flüssigkeit. Soweit dem Anmelder bekannt ist, gab es vor der vorliegenden Erfindung keine Drosselstelle, in der der Druckabfall eine lineare Funktion der Durchflußrate und gleichzeitig relativ unempfindlich für Temperaturschwankungen ist.

Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Drosselstelle für die Verminderung des Druckes einer durch einen abgegrenzten Flußweg fließenden Flüssigkeit.

Eine besondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Drosselstelle, bei der der Druckabfall ei-

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ne lineare Punktion der Durchflußrate ist und die gleichzeitig relativ unempfindlich gegen Temperatüränderungen der Flüssigkeit ist.

Eine Drosselstelle gemäß vorliegender Erfindung enthält eine Austrittsöffnung, deren wirksame Fläche sich mit dem an ihr auftretenden Druckabfall ändert. Eine bevorzugte Ausführung enthält eine Anzahl von federnden Flügeln im Flußi weg, die sich mit wachsendem Druckunterschied verbiegen, so daß die wirksame Fläche der AiAstrittsö'ffnung zunimmt. Durch geeignete Wahl des Materials und der Anordnung der Flügel läßt sich eine Drosselstelle herstellen, in der sich die Fläche derart ändert, daß der an ihr auftretende Druckabfall in einem wesentlichen Arbeitsbereich eine lineare Funktion der Durchflußrate darstellt.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Drossel steine gemäß der Erfindung, die in eine Rohrleitung eingebaut ist;

Fjg. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 der Fig. 1;

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Fig. 3 eine grafische Darstellung zur Erklärung der Erfindung;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer anderen Form der Erfindung; und

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer weiteren Form der Erfindung. '

In Fig. 1 ist ein Flußweg für die Flüssigkeit oder elne Rohrleitung/gezeigt, dessen Querschnitt für den vorliegenden Zweck als kreisförmige angenommen wird. Es wird weiter angenommen, daß die Flüssigkeit von rechts nach links mit der Rate Q durch die Rohrleitung 11 fließt, wie durch den Pfeil 12 angezeigt ist. Quer zum Inneren der Rohrleitung ist eine dünne kreisförmige Platte 13 angebracht. Deren Dicke ist in Fig. 1 der Klarheit wegen stark übertrieben gezeichnet. Es wird angenommen, daß die Platte 13 mit ihrem ganzen Umfang an der Innenfläche der Rohrleitung 11 befestigt ist. Die Platte 23 besitzt eine zentrale öffnung 14. Die Platte 13 besitzt auch eine Reihe von radial verlaufenden Ausschnitten oder Spalten 15, die sich in Richtung des Plattenumfanges jedoch nicht bis zu diesem hin erstrecken. Diese Spalten bilden gemeinsam mit der öffnung 14 eine Reihe von Flügeln 16. Die Platte 13 wird vorzugsweise aus federndem Material wie etwa Beryllium-Kupfer oder nichtrostendem Federstahl hergestellt, die dünn genug sind, damit sich, wenn die Flüssigkeit durch die Rohr-

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leitung 11 fließt, die Flügel verbiegen, wie durch die gestrichelten Linien in Fig; 1 dargestellt ist, wodurch die Fläche der Austrittsöffnung, die die öffnung 14 und den Raum zwischen den benachbarten Flügeln umfaßt, wirksam vergrößert wird. Die genauen Abmessungen der Platte Ij5 und der Flügel 16 werden natürlich von der Größe der Rohrleitung 11, in der sie benutzt werden, erwartungsgemäß von der Durchflußrate und von dem geforderten Druckabfall abhängen.

In Fig. 3 sind mehrere Kurven gezeigt, welche die Durchflußrate Q der Flüssigkeit durch verschiedene Arten von Aus- · trittsöffnungen als Funktion des Druckabfalles δ P an der Austrittsöffnung darstellen. Die fest ausgezogene Kurve 21 gibt den Durchfluß durch eine gewöhnliche befestigte Austrittsöffnung an und wird durch die Gleichung

Q = ΚΑ/δΡ

beschrieben. Darin ist Q, gleich der Durchflußrate, K eine willkürliche Konstante, A die Fläche, der Austrittsöffnung und Δ P der Druckabfall an der Austrittsöffnung. Es.hat sich als möglich herausgestellt, die Abmessungen und das Material der Platte 15 und die Anzahl und die Größe der Spalten 15 und der Flügel 16 unter gebührender Rücksicht auf die Größe der Rohrleitung 11 und auf die erwartungsgemäßen Durchflußraten so zu

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wählen, daß die wirksame Fläche der Austrittsöffnung mit der Durchflußrate und dem Druck in einer solchen Welse anwächst, wie die Krümmung der Kurve 21 vermindert wird. Es hat sich insbesondere als möglich herausgestellt, die Beziehung zwischen Q und Λ P in einem beträchtlichen Bereich im wesentlichen linear zu machen, wie durch die Kurve 22 der Pig· 3 gezeigt ist. Es ist sogar möglich, die Austrittsöffnung so zu konstruieren, daß die Krümmung in der entgegengesetzten Richtung auftritt, wie durch die Kurve 23 der Fig. 3 gezeigt ist. Es wird jedoch angenommen, daß die Erfindung die breiteste Anwendung findet, wenn sie so ausgeführt wird, daß die Beziehung zwischen Q und 2\ P im wesentlichen linear ist. Unter diesen Umständen ist die wirksame Fläche der Austrittsöffnung A eine lineare Funktion der Quadratwurzel aus /\ P· Dies läßt sich in der allgemeinen Gleichung

ausdrücken.

In Fig. 4 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Eine dünne federnde Platte 43, die der Platte 13 in den Fig. 1 und 2 ähnlich ist, ist mit einer Anzahl von Ausschnitten, wie sie etwa bei 44 gezeigt sind, versehen, von denen jeder eine im allgemeinen rechtwinklige Nase oder

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einen Flügel 46 darstellt. Solche Nasen oder Flügel können mit oder ohne zentrale Öffnung benützt werden.

Ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist in Fig· 5 gezeigt, in der eine Platte 53, die der Platte 13 der Fig. 1 und 2 ähnlich ist, mit einer Anzahl von Ausschnitten, wie sie etwa bei 5^ gezeigt sind, versehen ist, die eine Anzahl von hauptsächlich rechtwinkligen Nasen oder Flügeln 5β darstellen. Diese können ebenfalls mit oder ohne zentrale öffnung benützt werden. In jeder der Fig.2, 4 und 5 verbiegen sich die Nasen wie hervorstehende Schwingen.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

Iy Hydraulische Drosselstelle in einer Rohrleitung, gekennzeichneter cn eine dünne Platte (13*^3,53) mit Abschnitten, die als federnde Flügel (16,46,56) ausgeschnitten sind, weiche sich unter dem auftretenden Flüssigkeitsdruck verbiegen und eine Austrittsöffnung bilden, wobei die Platte (13,^3* 53) innerhalb der Rohrleitung (11) in der Querrichtung angebracht ist und mit ihrem Umfang an der Innenfläche der Rohrleitung (11) im wesentlichen dicht anliegt, so daß die ganze durch die Rohrleitung (11) fließende Flüssigkeit gezwungen ist durch die Austrittsöffnung zu fließen.
2. Hydraulische Drosselstelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Rohrleitung (11) und die Platte (13*^3,53) Im wesentlichen kreisförmig sind.
3. Hydraulische Drosselstelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Platte (13*43*53) eine zentrale öffnung (lh) ausgebildet ist.

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4. Hydraulische Drosselstelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (16) durch die zentrale Öffnung (14) und eine Anzahl radial verlaufender Spalten (15) in der Platte (13) gebildet werden.
5. Hydraulische Drosselsteile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (46) eine im wesentlichen rechtwinklige Form besitzen.
6. Hydraulische Drosselstelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (56) eine im wesentlichen dreieckige* Form besitzen.
7# Hydraulische Drosselstelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die' Platte (13*^3*53) aus einem dünnen federnden Material derart hergestellt ist, daß sich beim Fließen der Flüssigkeit durch die Rohrleitung (11) die Flügel (16,46, 56) verbiegen und dadurch eine Austrittsöffnung bilden, deren Fläche mit zunehmendem Flüssigkeitsstrom zunimmt.
8. Hydraulische Drosselstelle nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (13*43,53) aus dünnem federnden Material derart ausgebildet ist, daß sich die FlU-

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gel (16,46,56) so verbiegen, daß die wirksame Fläche der Austrittsöffnung mit zunehmendem Druckunterschied an den entgegengesetzten Seiten der Austrittsöffnung und zunehmender PlUs* sigkeitsströmung vergrößert.
9. Hydraulische Drosselstelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Material und die Abmessungen der Platte (13»*3#53) und die Anzahl und Größe der Flügel (I6j46£6) derart gewählt werden, daß sich die wirksame Fläche der Austritts-Öffnung wie die Quadratwurzel aus dem Druckabfall an der Austrittsöffnung ändert.

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