DE1294820B - Flow throttle, consisting of at least one pair of coaxial, successively flowed through cylindrical vortex chambers - Google Patents
Flow throttle, consisting of at least one pair of coaxial, successively flowed through cylindrical vortex chambersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Strömungsdrossel, bestehend aus mindestens einem Paar von koaxialen, nacheinander durchströmten zylindrischen Wirbelkammern, die durch eine zentrale Bohrung in einer sie trennenden Wand verbunden sind und von denen die eine einen tangentialen Einlaßkanal und die andere einen tangentialen Auslaßkanal für das Strömungsmedium aufweist.The invention relates to a flow throttle, consisting of at least a pair of coaxial cylindrical vortex chambers through which there is flown one after the other, which are connected by a central hole in a wall separating them and one of which has a tangential inlet duct and the other a tangential one Has outlet channel for the flow medium.
Bei bekannten Anordnungen dieser Art, die entweder direkt zur Verwendung als Strömungsdrosseln gedacht sind oder als Auspufftöpfe oder Vorrichtungen zum Eintragen eines Zweigstromes in seinen Hauptstrom zwangsläufig einen Drosseleffekt auf das Strömungsmedium ausüben, sind der tangentiale Einlaßkanal der einen und der tangentiale Auslaßkanal der anderen Wirbelkammer in gleicher Tangentialrichtung angeordnet, so daß das Strömungsmedium die zweite Wirbelkammer mit dem Drehsinn, den es durch den tangentialen Einlaß in die erste Wirbelkammer erhalten hat, wieder verlassen kann. Der Drosseleffekt derartiger Wirbelkammern beruht praktisch allein auf der in der ersten Wirbelkammer von außen nach innen zunehmenden Rotationsgeschwindigkeit und der dadurch hervorgerufenen starken gegenseitigen Reibung der Strömungsschichten verschiedener Geschwindigkeit. Die zweite Wirbelkammer ist im wesentlichen deshalb vorgesehen, damit der Strömungswiderstand von der Durchströmungsrichtung unabhängig ist.In known arrangements of this type, either directly for use are intended as flow restrictors or as mufflers or devices for Entering a branch flow in its main flow inevitably has a throttling effect exert on the flow medium are the tangential inlet channel of the one and the tangential outlet channel of the other vortex chamber in the same tangential direction arranged so that the flow medium the second vortex chamber with the sense of rotation, which it received through the tangential inlet into the first vortex chamber, again can leave. The throttling effect of such vortex chambers is based practically on its own on the rotation speed increasing from outside to inside in the first vortex chamber and the resulting strong mutual friction between the flow layers different speed. The second vortex chamber is essentially therefore provided so that the flow resistance is independent of the direction of flow is.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine derartige Strömungsdrossel mit mindestens einem Winkelkammerpaar so auszubilden, daß bei gleichem Strömungsquerschnitt ein größerer Strömungswiderstand erzielt wird. Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Strömungsdrossel der eingangs genannten Art, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der tangentiale Auslaßkanal an der auslaßseitigen Wirbelkammer in entgegengesetzter Tangentialrichtung angeordnet ist wie der tangentiale Einlaßkanal an der einlaßseitigen Wirbelkammer.The object of the invention is to provide such a flow restrictor to form at least one pair of angular chambers so that with the same flow cross-section a greater flow resistance is achieved. This task is based on a flow restrictor of the type mentioned at the outset, achieved according to the invention in that that the tangential outlet channel on the outlet-side vortex chamber in opposite The tangential direction is arranged like the tangential inlet channel on the inlet side Vortex chamber.
Bei dieser Anordnung gewinnt das Strömungsmedium ebenso wie in der bekannten Strömungsdrossel in der ersten Wirbelkammer eine sich von außen nach innen ständig steigernde Durchgangsgeschwindigkeit, mit der sie in die zweite Wirbelkammer eintritt. Wegen der entgegengerichteten Anordnung des tangentialen Auslaßkanals der zweiten Wirbelkammer muß das Strömungsmedium jedoch aus dieser Kammer entgegengesetzt zu seiner Drehrichtung austreten, so daß an dieser Stelle eine fast völlige Vernichtung der Geschwindigkeitsenergie stattfindet.In this arrangement, the flow medium wins just as in the known flow throttle in the first vortex chamber from the outside to the inside steadily increasing passage speed with which it enters the second vortex chamber entry. Because of the opposing arrangement of the tangential outlet channel however, the flow medium from this chamber must be opposite to the second vortex chamber exit to its direction of rotation, so that at this point an almost complete annihilation the velocity energy takes place.
Es ist eine weitere mit zylindrischen Wirbelkammern arbeitende Strömungsdrossel bekannt, bei der entweder an einer einzigen Wirbelkammer ein tangentialer Einlaßkanal und ein im entgegengesetzten Drehsinn tangential angeordneter Auslaßkanal vorgesehen sind oder an einem koaxialen, durch eine Zentralbohrung in einer Trennwand miteinander verbundenen Wirbelkammerpaar an der einen Wirbelkammer ein tangentialer Einlaßkanal und an der anderen Wirbelkammer ein radialer Auslaßkanal vorgesehen ist. Während sich bei der erstgenannten Anordnung in der einzigen Wirbelkammer keine einwandfreie Rotationsströmung, durch deren Vernichtung die Drosselwirkung erzielt werden könnte, sondern nur eine regellose Turbulenz ausbilden kann, wird bei der zweiten genannten Anordnung zwar ebenso wie beim Erfindungsgegenstand in der ersten Wirbelkammer eine Rotationsbewegung erzeugt, die beim übertritt des Strömungsmediums in die zweite Wirbelkammer erhalten bleibt und beim radialen Austritt aus dieser gestört und zum Teil auch vernichtet wird. Die besonders starke Drosselwirkung, die beim Erfindungsgegenstand dadurch erzielt wird, daß eine völlige Umkehr des Geschwindigkeitsvektors des aus der zweiten Kammer austretenden Strömungsmediums erzwungen wird, wird bei der bekannten Anordnung mit ihrer nur teilweisen Ablenkung des Strömungsmediums jedoch nicht erzielt.It is another flow restrictor that works with cylindrical vortex chambers known in which either a tangential inlet channel on a single vortex chamber and an outlet channel arranged tangentially in the opposite direction of rotation is provided are or on a coaxial, through a central hole in a partition with each other connected swirl chamber pair at the one swirl chamber a tangential inlet channel and a radial outlet channel is provided on the other vortex chamber. While In the case of the first-mentioned arrangement in the single vortex chamber, there is no faultless one Rotational flow, the destruction of which could achieve the throttling effect, but only a random turbulence can develop, is mentioned in the second Arrangement, as in the case of the subject matter of the invention, in the first vortex chamber Rotational movement generated when the flow medium passes into the second Vortex chamber is preserved and disturbed when radially emerging from this and to Part is also destroyed. The particularly strong throttling effect that occurs in the subject matter of the invention is achieved in that a complete reversal of the speed vector des the flow medium exiting the second chamber is forced, is used in the known However, arrangement with their only partial deflection of the flow medium is not achieved.
Für praktische Anwendungszwecke wird die Drosselwirkung dadurch vervielfacht, daß mehrere Wirbelkammerpaare durch Anschließen des tangentialen Auslaßkanals eines Paares an den tangentialen Einlaßkanal des folgenden Paares in an sich bekannter Weise hintereinandergeschaltet sind.For practical purposes, the throttling effect is multiplied by that several swirl chamber pairs by connecting the tangential outlet channel one Pair to the tangential inlet channel of the following pair in per se known Way are connected in series.
Vorzugsweise sind in einer durch Deckplatten abgedeckten, mit Bohrungen versehenen Lochplatte mehrere Wirbelkammerpaare ausgebildet, deren Wirbelkammern an den Enden je einer der Bohrungen auf verschiedenen Seiten der Lochplatte liegen, wobei die Wirbelkammerpaare durch tangentiale Verbindungskanäle zwischen jeweils zwei auf derselben Seite der Lochplatte gelegenen Wirbelkammern hintereinandergeschaltet sind.Preferably in a covered by cover plates, with holes provided perforated plate formed several pairs of vortex chambers, their vortex chambers at the ends of each one of the holes are on different sides of the perforated plate, wherein the vortex chamber pairs by tangential connecting channels between each two vortex chambers located one behind the other on the same side of the perforated plate are.
Bei einer besonders einfach herzustellenden Ausführungsform besteht der scheibenförmige Körper aus mehreren abdichtend aufeinanderliegenden Platten, wobei zwischen zwei Platten, in denen die Wirbelkammer und die tangentialen Verbindungskanäle ausgespart sind, eine Bohrungsplatte angeordnet ist, in der die je einem Wirbelkammerpaar gemeinsamen zentralen Bohrungen ausgespart sind. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß in jeder einzelnen Scheibe nur durchgehende Öffnungen, die z. B. durch Stanzen erzeugt werden können, erforderlich sind. Auch ermöglicht es diese Ausbildung, Strömungsdrosseln mit verschiedenen Strömungswiderständen bausatzmäßig aus vorgefertigten Einzelteilen zusammenzusetzen.In an embodiment that is particularly simple to manufacture, there is the disc-shaped body made of several plates lying on top of one another in a sealing manner, being between two plates in which the vortex chamber and the tangential connecting channels are recessed, a bore plate is arranged, in each of which a vortex chamber pair common central holes are recessed. This arrangement has the advantage that in each individual disc only through openings, the z. B. by punching can be generated are required. This training also enables flow restrictors with various flow resistances as a kit from prefabricated individual parts put together.
Um eine Anordnung mit mehreren Wirbelkammerpaaren unmittelbar in eine Leitung einsetzen zu können, ist es zweckmäßig, daß auf einer Seite des scheibenförmigen Körpers eine Eintrittskammer mit axialer Zuleitung und auf der anderen Seite des scheibenförmigen Körpers vorzugsweise koaxial zur Eintrittskammer eine Austrittskammer mit axialem Abfluß vorgesehen ist, die jeweils durch tangentiale Verbindungskanäle mit dem ersten bzw. dem letzten Wirbelkammerpaar des Strömungsweges verbunden sind.In order to convert an arrangement with several pairs of vortex chambers directly into one To be able to use line, it is appropriate that on one side of the disk-shaped Body an entry chamber with an axial supply line and on the other side of the disk-shaped body, preferably coaxial with the inlet chamber, an outlet chamber with axial outflow is provided, each through tangential connecting channels are connected to the first and the last vortex chamber pair of the flow path.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Strömungsdrossel dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine Draufsicht auf eine Lochplatte mit Wirbelkammern, F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in F i g. 1, F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in F i g. 2, F i g. 4 eine perspektivische Darstellung der Strömung in einem Wirbelkammerpaar und F i g. 5 a bis 5 c Teile einer anderen Ausführungsform der Lochplatte in Draufsicht.In the drawings is an embodiment of the invention Flow throttle shown. It shows F i g. 1 is a plan view of a perforated plate with vortex chambers, F i g. 2 shows a section along the line 2-2 in FIG. 1, Fig. 3 shows a section along the line 3-3 in FIG. 2, fig. 4 is a perspective view the flow in a vortex chamber pair and F i g. 5 a to 5 c parts of another Embodiment of the perforated plate in plan view.
Die Strömungsdrossel nach den F i g. 1 bis 4 besteht aus drei Teilen, nämlich aus einer Lochplatte 10, aus einer vorderen Deckplatte 11 und aus einer hinteren Deckplatte 12. Die Vorderfläche 13 in der Lochplatte 10 ist geschliffen und geläppt und liegt dichtend an der ebenfalls geschliffenen und geläppten Oberfläche 14 der vorderen Deckplatte 11 an. In gleicher Weise erfolgt die Abdichtung zwischen der Rückfläche 15 der Lochplatte 10 und der Vorderseite der hinteren Deckplatte 12. Die Deckplatten 11 und 12 sind in F i g. 2 in strichpunktierten Linien gezeichnet. In der vorderen Deckplatte 11 ist eine zentrale Öffnung 16 vorgesehen, welche den Einlaß bildet, während in der hinteren Deckplatte 12 eine zentrale Auslaßöffnung 17 vorgesehen ist.The flow throttle according to FIGS. 1 to 4 consists of three parts, namely a perforated plate 10, a front cover plate 11 and a rear cover plate 12. The front surface 13 in the perforated plate 10 is ground and lapped and lies tightly against the also ground and lapped surface 14 of the front Cover plate 11 . The seal between the rear surface 15 of the perforated plate 10 and the front side of the rear cover plate 12 takes place in the same way. The cover plates 11 and 12 are shown in FIG. 2 drawn in dash-dotted lines. In the front cover plate 11 a central opening 16 is provided which forms the inlet, while a central outlet opening 17 is provided in the rear cover plate 12.
F i g. 4 zeigt die Ausbildung eines mittleren Teiles der Lochplatte 10, in dem sich eine zentrale zylindrische Eintrittskammer 20 für das strömende Medium befindet, die mit der Einlaßöffnung 16 in der vorderen Deckplatte 11 in Verbindung steht. Die Eintrittskammer 20 besitzt eine nicht durchbohrte Bodenfläche 21. Sie steht mit einer zylindrischen Kammer 22, welche die nächste Kammer auf dem Strömungswege ist, durch einen Kanal 23 in Verbindung, dessen äußere Seitenwand tangential in die zylindrischen Seitenwände der Kammern 20 und 22 übergeht. In der Mitte der Kammer 22 ist eine Bohrung 24 von kleinerem Durchmesser als die Kammer 22 angeordnet, die sich in axialer Richtung durch die Lochplatte hindurch erstreckt und mit einer in der Lochplattenfläche 15 ausgebildeten zylindrischen Kammer 25 in Verbindung steht. Die Kammer 25 weist denselben Außendurchmesser wie die Kammern 20 und 22 auf. Sie steht mit der folgenden (nicht dargestellten) Kammer durch einen Kanal 26 in Verbindung, der tangential zur Kammer 25 angeordnet ist. Der Strömungsweg des strömenden Mediums endet in der Austrittskammer 27, welche gegenüber der Eintrittskammer 20 angeordnet ist und mit der Auslaßöffnung 17 in der hinteren Deckplatte in Verbindung steht.F i g. 4 shows the design of a central part of the perforated plate 10, in which there is a central cylindrical inlet chamber 20 for the flowing medium, which is in communication with the inlet opening 16 in the front cover plate 11 . The inlet chamber 20 has an undrilled bottom surface 21. It communicates with a cylindrical chamber 22, which is the next chamber on the flow path, through a channel 23, the outer side wall of which merges tangentially into the cylindrical side walls of the chambers 20 and 22. In the middle of the chamber 22 there is a bore 24 with a smaller diameter than the chamber 22, which extends in the axial direction through the perforated plate and is connected to a cylindrical chamber 25 formed in the perforated plate surface 15. The chamber 25 has the same outer diameter as the chambers 20 and 22 . It is connected to the following chamber (not shown) through a channel 26 which is arranged tangentially to chamber 25. The flow path of the flowing medium ends in the outlet chamber 27, which is arranged opposite the inlet chamber 20 and is connected to the outlet opening 17 in the rear cover plate.
Das in die Einlaßöffnung 16 der Deckplatte 11 eintretende Strömungsmedium gelangt somit zunächst in die Eintrittskammer 20, strömt dann weiter durch den Kanal 23 zur Kammer 22, von hier durch die Bohrung 24 zur Kammer 25 auf der gegenüberliegenden Seite der Platte 10, von da durch den Kanal 26 weiter zur folgenden Kammer, durch eine weitere Bohrung zurück zur Vorderseite usw. Auf einem gewundenen Strömungsweg, der aus einer Reihe von hintereinander durchströmten Bohrungen besteht, wobei auf beiden Seiten jeder Bohrung eine Kammer angeordnet ist, erreicht sie somit die Austrittskammer 27 und die Auslaßöffnung 17. Auf derselben Seite der Platte liegende und bezüglich des Strömungsweges aufeinanderfolgende Kammern sind dabei durch einen tangentialen Kanal verbunden. In F i g. 1 und 3 ist beispielsweise eine Lochplatte mit 40 Kammern dargestellt, die über neunzehn hintereinander durchströmte Bohrungen verbunden sind.The flow medium entering the inlet opening 16 of the cover plate 11 thus first enters the inlet chamber 20, then flows on through the channel 23 to the chamber 22, from here through the bore 24 to the chamber 25 on the opposite side of the plate 10, from there through the Channel 26 further to the next chamber, through a further bore back to the front, etc. On a winding flow path, which consists of a series of bores flowed through one after the other, with a chamber being arranged on both sides of each bore, it thus reaches the outlet chamber 27 and the Outlet opening 17. Chambers lying on the same side of the plate and successive with respect to the flow path are connected by a tangential channel. In Fig. 1 and 3, for example, a perforated plate with 40 chambers is shown, which are connected via nineteen bores through which flow flows one behind the other.
Die in F i g. 4 mit 30 bezeichneten Pfeile zeigen den Strömungsweg des strömenden Mediums durch den dargestellten Teil der Lochplatte. In den Kammern beschreibt das strömende Medium eine Wirbelströmung, so daß diese Kammern als Wirbelkammern bezeichnet werden können.The in F i g. 4 indicated by 30 arrows show the flow path of the flowing medium through the illustrated part of the perforated plate. In the chambers, the flowing medium describes a vortex flow, so that these chambers can be referred to as vortex chambers.
Wenn das strömende Medium aus dem Kanal 23 in die Wirbelkammer 22 eingetreten ist, bewegt es sich mit wachsender Drehgeschwindigkeit in einer Wirbelströmung und nähert sich der Bohrung 24, in die es mit starkem Drall eintritt. Durch die Bohrung 24 gelangt das rotierende Medium in die Wirbelkammer 25, in die es mit abnehmender Umfangsgeschwindigkeit dem tangentialen Auslaßkanal 26 zustrebt. Da dieser Auslaßkanal entgegengesetzt der Drehrichtung der Wirbelströmung aus der Wirbelkammer 25 herausführt, muß die Strömung vor dem Eintritt in den Auslaßkanal praktisch zur Ruhe kommen. Dabei wird die in dem strömenden Medium enthaltene Geschwindigkeitsenergie vernichtet, so daß das Wirbelkammerpaar der Strömung einen größeren Drosselwiderstand bietet, als wenn der Auslaßkanal in der Wirbelrichtung verlaufen würde. Der beschriebene Strömungsweg wiederholt sich immer wieder für jedes folgende Paar von Wirbelkammern, die in der Lochplatte 10 vorgesehen sind.When the flowing medium has entered the vortex chamber 22 from the channel 23, it moves with increasing rotational speed in a vortex flow and approaches the bore 24, into which it enters with a strong swirl. The rotating medium passes through the bore 24 into the vortex chamber 25, into which it tends towards the tangential outlet channel 26 with decreasing circumferential speed. Since this outlet channel leads out of the vortex chamber 25 in the opposite direction to the direction of rotation of the eddy flow, the flow must practically come to rest before it enters the outlet channel. The speed energy contained in the flowing medium is destroyed, so that the pair of vortex chambers offers the flow a greater throttle resistance than if the outlet channel were to run in the vortex direction. The flow path described is repeated again and again for each subsequent pair of vortex chambers which are provided in the perforated plate 10.
F i g. 5 a, 5 b und 5 c zeigen eine besonders einfach herstellbare Ausführungsform der Lochplatte mit einer Oberplatte 32, die beispielsweise durch elektrochemische Bearbeitung mit Wirbelkammern 33 und tangentialen Verbindungskanälen 34 versehen ist. In gleicher Weise ist die Unterplatte 35 mit den erforderlichen Wirbelkammern 36 und tangentialen Verbindungskanälen 37 versehen. Die Bohrungsplatte 38 enthält die Verbindungsbohrungen 39 für die koaxialen Paare von Wirbelkammern, die bei Zusammenfügen der Platten gebildet werden, wobei die Ausrichtung durch Einführen eines Paßstiftes in die Öffnungen 43 erzielt wird.F i g. 5 a, 5 b and 5 c show a particularly easy to manufacture Embodiment of the perforated plate with a top plate 32, for example by electrochemical machining with vortex chambers 33 and tangential connecting channels 34 is provided. In the same way, the lower plate 35 with the required Vortex chambers 36 and tangential connecting channels 37 are provided. The bore plate 38 contains the connecting bores 39 for the coaxial pairs of vortex chambers, which are formed when the panels are assembled, the alignment being by insertion a dowel pin in the openings 43 is achieved.
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