DE2855017A1 - Short diffusor for gas lines - has rounded cross section expansion at end of input line and gas flows radially outwards behind impact plate - Google Patents

Short diffusor for gas lines - has rounded cross section expansion at end of input line and gas flows radially outwards behind impact plate

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DE2855017A1 DE19782855017 DE2855017A DE2855017A1 DE 2855017 A1 DE2855017 A1 DE 2855017A1 DE 19782855017 DE19782855017 DE 19782855017 DE 2855017 A DE2855017 A DE 2855017A DE 2855017 A1 DE2855017 A1 DE 2855017A1
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Abstract

The shaft diffuser is for use in a gas line. It is fitted as a transition piece between an input tube and a chamber. The flow cross-section of the chamber is much greater than that of the input tube. It has an impact body concentric to the input tube in the form of a plate, a cone or a pyramid which is so arranged that a free flow cross-section remains on its complete periphery between it and the diffuser wall. The end of the input tube (10) has a rounded cross-section expansion (12), whose radius is 0.12 times the width (Da) of the input tube (10). The input body (15, 25) is partly perforated and the space (a or a') between the impact body and the diffuser wall (17, 22) amounts to 0.1 to 0.2 times the width (Da) of the input tube (10).

Description

j NAOHGEREICHTj SUFFICIENT

G 3655 Voith Getriebe KGG 3655 Voith Getriebe KG

Kennwort: "Lochblechdiffusor II" HeidenheimKeyword: "Perforated sheet diffuser II" Heidenheim

KurzdiffusorShort diffuser

Die Erfindung betrifft einen Kurzdiffusor nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Kurzdiffusoren dieser Art sind bekannt aus der VDI-Z 1970, Seiten 283 bis 288.The invention relates to a short diffuser according to the preamble of claim 1. Short diffusers of this type are known from US Pat VDI-Z 1970, pages 283 to 288.

Durch die Anwendung eines Diffusors als Übergangsstück zwischen einem Einblasrohr und einer gegenüber diesem im Querschnitt beträchtlich größeren Kammer soll erreicht werden, daß die Geschwindigkeitsverteilung in der Kammer möglichst gleichmäßig ist. Zugleich wird angestrebt, daß die Querschnittsvergrößerung einen möglichst geringen Druckverlust verursacht.The use of a diffuser as a transition piece between an injection pipe and a cross section compared to this considerably larger chamber should be achieved that the speed distribution is as uniform as possible in the chamber. At the same time, the aim is to increase the cross-sectional area causes the lowest possible pressure loss.

Mit den bekannten Axialdiffusoren, deren öffnungswinkel etwa 12° beträgt (VDI-Z, Seite 287) wird zwar erreicht, daß der Druckverlust nur sehr gering ist. Jedoch ist eine sehr große Baulänge erforderlich. Demgegenüber haben die bekannten Kurzdiffusoren (VDI-Z, Seite 288) zwar den Vorteil einer wesentlich geringeren Baulänge. Dafür müssen aber bisher - auch wenn eine strömungsgünstige Form angestrebt wird - hohe Druckverluste inWith the well-known axial diffusers whose opening angle is approximately 12 ° (VDI-Z, page 287) it is achieved that the pressure loss is only very small. However, it is a very big one Overall length required. In contrast, the known short diffusers (VDI-Z, page 288) have the advantage of a significant shorter overall length. Up to now, however - even if a streamlined shape is sought - high pressure losses in

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Kauf genommen werden. Mit anderen Worten: es findet, wie in der zitierten Druckschrift angegeben ist, eine beträchtliche Energievernichtung statt.Purchase to be taken. In other words, it finds, as in the cited publication is indicated, a considerable energy dissipation instead of.

Es ist auch bekannt, ein sich über den gesamten Strömungsquerschnitt der Kammer oder des Übergangsstückes (GB-PS 601 239) erstreckendes Sieb oder Lochblech anzuordnen, um eine gleichmäßige Geschwindigkeitsverteilung zu.erzielen. Solche Maßnahmen sind aber verhältnismäßig teuer und verursachen ebenfalls zusätzliche Druckverluste.It is also known to have a spread over the entire flow cross-section the chamber or the transition piece (GB-PS 601 239) extending Arrange a sieve or perforated plate in order to achieve an even distribution of speed. Such measures are but relatively expensive and also cause additional pressure losses.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kurzdiffusor anzugeben, mit dem eine möglichst gleichmäßige Geschwindigkeitsverteilung in der nachfolgenden Kammer erzielt werden kann, wobei gleichzeitig die Druckverluste möglichst gering sein sollen. Diese Aufgabe wird durch den im Anspruch 1 beschriebenen Kurzdiffusor gelöst.The invention is based on the object of specifying a short diffuser, with which the most uniform speed distribution possible can be achieved in the subsequent chamber, with at the same time the pressure losses should be as low as possible. This object is achieved by the short diffuser described in claim 1 solved.

Am Ende eines Strömungskanals eine gerundete Querschnittserweiterung vorzusehen, ist für sich allein bei Axialventilatoren schon bekannt.At the end of a flow channel, a rounded cross-section widening provided is already known in and of itself for axial fans.

Auch ist schon ein Kurzdiffusor bekannt (DS-AS 20 13 244), der einen pyramidenstumpf-förmigen Prallkörper aufweist, dessen Grundfläche und dessen Deckfläche aus perforiertem Metallblech hergestellt sind. Der Prallkörper ist dort derart in einer öffnung der Decke eines zu Wohnzwecken dienenden Raumes angeordnet, daß zwischen dem Prallkörper und der Decke ein nur sehr enger und mit Klappen versehener Spalt verbleibt. Es ist d^ Ziel dieser bekannten Bauweise, eine zugfreie Zuführungseinrichtung für kalte Ventilationsluft zu schaffen. Es kommt dort weder auf eine gleichmäßige Geschwindigkeitsverteilung noch auf das Vermeiden von Druckverlusten an.A short diffuser is also known (DS-AS 20 13 244), the has a truncated pyramid-shaped impact body, the The base and the top surface are made of perforated sheet metal. The impact body is in such an opening there the ceiling of a room used for residential purposes arranged that between the impact body and the ceiling only a very narrow and gap provided with flaps remains. It is the aim of this known design, a draft-free feed device for cold To create ventilation air. Neither is there a uniform one Speed distribution still focuses on the avoidance of pressure losses.

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Mit einem Kurzdiffusor, in dem gemäß der Erfindung die im Anspruch l angegebenen Merkmale kombiniert sind, wird in überraschender Weise erreicht, daß im Vergleich zu den bekannten Kurzdiffusoren (z. B. VDI-Z, 1970, Seite 288) die Druckverluste wesentlich geringer sind und gleichzeitig auch noch die Geschwindigkeitsverteilung in der Kammer entscheidend verbessert wird. Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Anordnung erfordert zwar die gerundete Querschnittserweiterung einen gewissen zusätzlichen Aufwand. Dieser wird jedoch dadurch wieder ausgeglichen, daß die Herstellung des Prallkörpers, insbesondere bei Ausführung nach Anspruch 2, sehr einfach ist, weil hierbei nicht mehr auf eine strömungsgünstige Formgebung geachtet werden muß und weil handelsübliche Lochbleche verwendet werden können (Anspruch 3).With a short diffuser in which, according to the invention, in claim l specified features are combined, is achieved in a surprising manner that compared to the known Short diffusers (e.g. VDI-Z, 1970, page 288) the pressure losses are significantly lower and at the same time the speed distribution is decisively improved in the chamber. Required in the manufacture of the arrangement according to the invention although the rounded cross-sectional expansion requires a certain amount of additional effort. However, this is compensated for by that the production of the impact body, especially in the embodiment according to claim 2, is very simple, because here It is no longer necessary to pay attention to a streamlined shape and because commercially available perforated sheets can be used (Claim 3).

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 4 bis 6 beschrieben.Further advantageous refinements of the invention are described in subclaims 4 to 6.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:Embodiments of the invention are described below with reference to the drawing. It shows:

Figur 1 eine Luftleitvorrichtung mit einem Lochplatten-Kurζ-diffusor im Längsschnitt;Figure 1 shows an air guiding device with a perforated plate Kurζ diffuser in longitudinal section;

Figur 2 einen Kurzdiffusor mit kegelstumpfförmigena. Prallkörper, ebenfalls im Längsschnitt.Figure 2 shows a short diffuser with a truncated cone. Impact body, also in longitudinal section.

Die in Figur 1 dargestellte Luftleitvorrichtung umfaßt ein Einblasrohr 10, das in eine Kammer 1J5 mündet, deren Querschnittsflache etwa um das 5- bis ^Ofache größer sein kann gegenüber dem Querschnitt des Einblasrohres. In der Kammer 13 befindet sich beispielsweise ein Schalldämpfer 14, ein Wärmetauscher oder eine ähnliche Einrichtung, die mit möglichst gleichmäßiger Geschwindigkeitsverteilung angeströmt werden soll. In dem Einblasrohr 10 ist ein Axialventilator 11 eingebaut; es kommen jedoch auch andere Anordnungen eines solchen Ventilators oder andere Luftfördereinrichtungen in Betracht.The air guiding device shown in FIG. 1 comprises an injection pipe 10, which opens into a chamber 1J5 whose cross-sectional area can be about 5 to ^ O times larger than that Cross section of the injection pipe. In the chamber 13 is located For example, a muffler 14, a heat exchanger or a similar device, with the most uniform speed possible should be flowed against. An axial fan 11 is installed in the injection pipe 10; however, others also come Arrangements of such a fan or other air conveying devices into consideration.

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Das Einblasrohr 10 geht mittels einer gerundeten Querschnittserweiterung 12 in die Stirnwand 17 der Kammer 13 über. Die Querschnittserweiterung 12 stellt eine rückwärts durchströmte Düse dar. In geringem Abstand von der Stirnwand 17 ist eine zum Einblasrohr 10 konzentrisch angeordnete und aus Lochblech hergestellte Prallplatte 15 vorgesehen. Bei Io sind Gewindebolzen angedeutet zum Befestigen der Prallplatte 15 an der Stirnwand 17.The injection pipe 10 extends by means of a rounded cross-section 12 in the end wall 17 of the chamber 13 over. The cross-sectional widening 12 represents a nozzle through which the flow flows backwards At a short distance from the end wall 17 is a concentric to the injection pipe 10 and made of perforated sheet metal Impact plate 15 is provided. Threaded bolts are indicated at Io for fastening the baffle plate 15 to the end wall 17.

Der lichte Durchmesser des Einblasrohres 10 ist mit D bezeich-The clear diameter of the injection pipe 10 is denoted by D

net. Der Rundungsradius R der Querschnittserweiterung 12 soll mindestens das Oj 12-fache, vorzugsweise das 0,15- Dis 0,3-fache, von D„ betragen. Der lichte Abstand a zwischen der Prallplatte 15 und der Stirnwand 17 der Kammer 13 soll das 0,1-"bis 0,2-fache, vorzugsweise das 0,12- bis 0,l8-fache, von Do betragen.net. The radius of curvature R of the cross-sectional widening 12 should be at least Oj 12 times, preferably 0.15 dis 0.3 times, of D i. The clear distance a between the baffle plate 15 and the end wall 17 of the chamber 13 should be 0.1 "to 0.2 times, preferably 0.12 to 0.18 times, of D o .

3.3.

Der Durchmesser D der Prallplatte 15 (bzw. deren Kantenlänge, wenn die Prallplatte quadratisch ist) soll das 1,6- bis 2,0-fache von D betragen. Im Gegensatz zu den Prallplatten der bekannten Kurzdiffusoren soll also gemäß der Erfindung die Fläche der gelochten Platte wesentlich größer sein als die Querschnittsfläche des Einblasrohres 10, in aller Regel sogar noch etwas größer als die Querschnittsfläche am Ende der gerundeten Querschnittserwei^erung 12, deren Durchmesser D„ + 2R beträgt. DabeiThe diameter D of the baffle plate 15 (or its edge length, if the baffle plate is square) should be 1.6 to 2.0 times that of D. In contrast to the baffle plates of the well-known According to the invention, short diffusers should therefore be the area of the perforated plate significantly larger than the cross-sectional area of the injection pipe 10, as a rule even somewhat larger than the cross-sectional area at the end of the rounded cross-sectional expansion 12, the diameter of which is D "+ 2R. Included

wird man den Durchmesser der Lochplatte 15 umso größer machen, je größer das Verhältnis zwischen der Querschnittsfläche der Kammer 13 und der Querschnittsfläche des Einblasrohres 10 ist.the larger the ratio between the cross-sectional area of the chamber, the larger the diameter of the perforated plate 15 will be 13 and the cross-sectional area of the injection pipe 10.

Aus diesen Maßverhältnissen ergibt sich, daß der zwischen Prallplatte 15 und Stirnwand 17 befindliche freie Strömungsquerschnitt am Ende der gerundeten Querschnittserweiterung 12 (also berechnet nach der Formel F = (D + 2R)a,) etwa das 0,25- bis 0,6-fache des Strömungsquerschnittes des Einblasrohres 10 beträgt.From these dimensional relationships it follows that the between the baffle plate 15 and front wall 17 located free flow cross-section at the end of the rounded cross-sectional expansion 12 (i.e. calculated according to the formula F = (D + 2R) a,) about 0.25 to 0.6 times the flow cross section of the injection pipe 10 is.

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Im Gegensatz hierzu beträgt das hiermit in etwa vergleichbare Verhältnis zwischen Aus- und Eintrittsquerschnitt der bekannten Kurzdiffusoren (VDI-Z, 197O, S. 288) 2,0 bis 2,5·In contrast to this, the roughly comparable ratio between the exit and entry cross-sections is the known Short diffusers (VDI-Z, 197O, p. 288) 2.0 to 2.5

In Figur 2 folgt auf die gerundete Querschnittserweiterung 12 des Einblasrohres 10 ein konisches Kanalstück 22 mit einem öffnungswinkel von etwa 900. Konzentrisch hierzu ist ein kegelstumpf förmiger Prallkörper 25 angeordnet, der wiederum aus Lochblech hergestellt ist und dessen Konuswinkel etwa 8o° beträgt. Seine Grundfläche liegt etwa fluchtend mit der Stirnwand 17 der Kammer 135» Für den mittleren lichten Abstand a' zwischen dem konischen Kanalstück 22 und dem Prallkörper 25 können etwa die gleichen Maße gewählt werden wie für den Abstand a der FigurIn Figure 2, 12 of the sparger pipe 10 follows the rounded cross-sectional extension of a tapered channel portion 22 with an opening angle of about 90 0th Arranged concentrically to this is a truncated cone-shaped impact body 25, which in turn is made from perforated sheet metal and whose cone angle is approximately 80 °. Its base is approximately aligned with the end wall 17 of the chamber 135. For the mean clear distance a 'between the conical channel piece 22 and the impact body 25, approximately the same dimensions can be selected as for the distance a in the figure

Falls ausreichend Platz zur Verfügung steht und es auf ein besonders gutes Ergebnis hinsichtlich Wirkungsgrad und Geschwindigkeitsverteilung ankommt, kann dem erfindungsgemäßen Kurzdiffusor ein bekannter Axialdiffusor vorgeschaltet werden.If there is enough space available and a special one The short diffuser according to the invention can achieve a good result in terms of efficiency and speed distribution a known axial diffuser can be connected upstream.

Heidenheim, den 19.12.1978
Sh/SKnHeidenheim, December 19, 1978
Sh / SKn

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Claims (1)

j NACHGEREICHTj SUBMITTED G 3655 Voith Getriebe KGG 3655 Voith Getriebe KG Kennwort: "Lochblechdiffusor II" HeidenheimKeyword: "Perforated sheet diffuser II" Heidenheim PatentansprücheClaims . l. Kurzdiffusor zur Verwendung in einer Gasleitvorrichtung als Übergangsstück zwischen einem Einblasrohr und einer Kammer, deren Strömungsquerschnitt um ein Vielfaches größer als derjenige des Einblasrohres ist, mit einem im wesentlichen konzentrisch zum Einblasrohr angeordneten Prallkörper in Form einer Platte, eines Kegels oder Kegelstumpfes, einer Pyramide oder dgl., der so angeordnet ist, daß im wesentlichen an seinem gesamten Umfang zwischen ihm und der Diffusorwand ein freier Strömungsquerschnitt verbleibt, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:. l. Short diffuser for use in a gas guide device as Transition piece between an injection pipe and a chamber, the flow cross-section of which is many times larger than that of the injection pipe is in the form of an impact body arranged essentially concentrically to the injection pipe A plate, a cone or truncated cone, a pyramid or the like. Which is arranged so that essentially at his entire circumference between it and the diffuser wall remains a free flow cross-section, characterized by the combination of the following features: a) das Ende des Einblasrohres (10) weist eine gerundete Querschnittserweiterung (12) auf, deren Rundungsradius (R) mindestens das 0,12-fache der lichten Weite (D ) des Einblasrohres (10) beträgt;a) the end of the injection pipe (10) has a rounded cross-sectional expansion (12) whose radius of curvature (R) is at least 0.12 times the clear width (D) of the injection pipe (10) is; b) der Prallkörper (15, 25) ist, wie an sich bekannt, wenigstens teilweise perforiert, d.h. aus gelochtem Material oder aus durchlässigem Gewebe gebildet;b) the impact body (15, 25) is, as is known per se, at least partially perforated, i.e. made of perforated material or formed from permeable fabric; 03 0026/035603 0026/0356 c) der Abstand (a bzw. a1) zwischen dem Prallkörper (15; 25) und der Diffusorwand (17; 22) beträgt das 0,1- bis 0,2-fache der lichten Weite (D ) des Einblasrohres (1O).c) the distance (a or a 1 ) between the impact body (15; 25) and the diffuser wall (17; 22) is 0.1 to 0.2 times the clear width (D) of the injection pipe (10) . 3.3. 2. Kurzdiffusor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Prallkörper (15) eine runde oder etwa quadratische Lochblechplatte ist, deren Durchmesser (D ), bzw. deren Kantenlänge das 1,6- bis 2-fache der lichten Weite (D0) des Einblasrohres (10) beträgt.2. Short diffuser according to claim 1, characterized in that the impact body (15) is a round or approximately square perforated plate, the diameter (D) or edge length of which is 1.6 to 2 times the clear width (D 0 ) of the injection pipe (10). 3· Kurzdiffusor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochung des Prallkörpers (15; 25) so ausgeführt ist, daß die offene Fläche etwa 0,25 bis 0,5 % der Gesamtfläche beträgt.3 · Short diffuser according to claim 1 or 2, characterized in that the perforation of the impact body (15; 25) is designed so that the open area is approximately 0.25 to 0.5 % of the total area. 4. Kurzdiffusor nach einem der Ansprüche 1 bis Z>, dadurch gekennzeichnet, daß die gerundete Querschnittserweiterung (12) des Einblasrohres (10) stufenlos in die Diffusorwand (17; 22) übergeht.4. Short diffuser according to one of claims 1 to Z>, characterized in that the rounded cross-sectional expansion (12) of the injection pipe (10) merges continuously into the diffuser wall (17; 22). 5. PCurzdiffusor nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, gekennzeichnet durch ein konisches Kanalstück (22) mit einem öffnungswinkel von 20 bis l60°, vorzugsweise etwa 90°, in dem der vorzugsweise kegel- oder pyramidenstumpfförmige Prallkörper (25) als ein Kernstück angeordnet ist.5. PC short diffuser according to one of claims 1, 3 or 4, characterized by a conical channel piece (22) with an opening angle of 20 to 160 °, preferably about 90 °, in the the preferably conical or truncated pyramidal impact body (25) is arranged as a core piece. 6. Kurzdiffusor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Konuswinkel des Prallkörpers (25) um etwa 10 bis 30 % kleiner ist als der Öffnungwinkel des Kanalstückes (22).6. Short diffuser according to claim 5, characterized in that the cone angle of the impact body (25) is about 10 to 30 % smaller than the opening angle of the channel piece (22). Heidenheim, den 19.12.1978
Sh/SKnHeidenheim, December 19, 1978
Sh / SKn 030026/0356030026/0356
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2460390A1 (en) * 1979-06-28 1981-01-23 Gen Electric DIFFUSER FOR GAS TURBINE ENGINE

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