DE569423C - Strahlsauger - Google Patents

Description

• Strahlsauger Bei jeder Umsetzung von potentieller Energie in kinetische Energie, wie sie z. B. bei der Expansion eines Gases in einer Düse vorliegt, bildet sich von einem bestimmten Druckverhältnis vor und hinter der Düse ein sogenannter kritischer Querschnitt heraus. Vor dem kritischen Querschnitt überwiegt die Geschwindigkeitszunalime gegenüber der Volumenzunahme, während hinter dem Querschnitt der umgekehrte Vorgang auftritt, d. h. die Volumenzunahme die Geschwindigkeitszunahme überwiegt.
• Der gleiche kritische Querschnitt bildet sich, wenn mindestens das sog. kritische Druckverhältnis vorliegt, auch bei der Umsetzung von kinetischer in potentieller Energie heraus, also im Diffusor. Vor dem kritischen Querschnitt des Diffusors ist eine Volumenabnahme größer als die Abnahme der Geschwindigkeit, hinter dem kritischen Querschnitt dagegen überwiegt die Geschwindigkeitsverminderung die Volumenverminderung.
• Es hat sich nun gezeigt, daß im divergenten Teil des Diffusors eine Strahlablösung auftreten kann. Bei dieser Erscheinung kann die kinetische Energie des Strahles nicht oder nur ungenügend zur Verdichtungsarbeit herangezogen werden. Vielmehr treten Wirbelungen auf, die einen großen Teil der Energie vernichten.
• Man hat erkannt, daß man die Verdichtungsarbeit vermindern kann, wenn man den Diffusor kühlt. Der Verminderung der Verdichtungsleistung durch Kühlung sind aber Grenzen gesetzt. Wenn man natürlich zur Erzielung großer Kühlflächen die Schichtdicke des zu verdichtenden Strahles immer mehr verringert, so kommt man schließlich an eine Grenze, bei der die Erhöhung der Reibungsarbeit den Gewinn durch die Kühlung wieder vernichtet. Auch der Vorschlag, an den konvergenten Teil des Diffusors einen Zylindermantel anzuschließen, dessen Länge ein :Mehrfaches der Länge des konvergenten Teiles beträgt, führt nicht zum Ziel. :Man hat sich bei diesen Vorschlägen von dem Gedanken leiten lassen, daß man dem Dampfluftgemisch eine möglichst große Kühlstrecke zur Verfügung stellen müsse, um den Dampf zu kondensieren. Da jedoch der Dampf mit einer sehr großen Geschwindigkeit strömt, ist die Wandreibung sehr groß. Da nun die Kühlfläche im Verhältnis zur Dampfmenge sehr klein ist und der Dampf außerdem mit Luft gemischt ist, so ist der Wärmeübergang vom Dampf an die Wand und von der Wand an das Kühlwasser gering. Das lange, zylindrische, sich an den Diffusor anschließende Stück ist also praktisch nutzlos, denn der durch die Kühlwirkung etwa erzielbare Gewinn wird durch den Einfluß der Wandreibung aufgehoben.
• Gemäß der Erfindung soll ein Strahlsauger für mindestens kritisches Druckverhältnis in der Weise ausgebildet werden, -daß der Diffusor aus einem koixv ergenten Teil besteht, dessen Fort- Setzung durch Flüssigkeitswände gebildet wird, deren Zwischenräume sich in der Strömungsrichtung verringern. Vergleicht man diese Konstruktion mit älteren Vorschlägen, so findet man, daß zunächst einmal der lange, zylindrische, sich an den Diffusor anschließende Teil in Fortfall gekommen ist. Weiter bilden aber auch die Flüssigkeitswände keinen einfachen Mantel um den austretenden Gemischstrahl, sondern sie bilden selbst einen konvergenten Diffusor.
• Arbeitet der Strahlapparat z. B. als Dampfstrahler zum Absaugen von Luft aus einem Kondensator, so wird das Dampfluftgemisch zunächst im konvergenten Teil des Diffusors einer weitgehenden Kühlwirkung durch Oberflächenberührung unterworfen und gelangt dann in einen gewissermaßen allseitig geschlossenen Raum, dessen Wände von Kühlflüssigkeit gebildet werden. Das Dampfluftgemisch muß durch diese Wand hindurchdringen, und bei diesem Durchgang wird der Dampfgehalt des Gemisches kondensiert, während die Luft in bekannter Weise abgeführt wird.
• Zweckmäßig bildet man den Strahlsauger derart aus, daß die den Diffusormantel und Einsatz durchströmende Kühlflüssigkeit in Kegelmänteln aus dem Kühlraum austritt, und zwar in 'sich schneidenden Kegelmänteln. Diese Kegelmäntel schließen sich an den engsten Querschnitt des Diffusors an und bilden -gewissermaßen dessen Fortsetzung. Infolge der Kegelform des zwischen den Flüssigkeitswänden bleibenden Raumes tritt gleichzeitig eine weitere Volumenverminderung des den Diffusor durchströmenden Gases oder Gemisches ein. Durch die starke Kondensation wird die Geschwindigkeitsabnahme durch die Volumenabnahme kompensiert. Ein kritischer Querschnitt kann daher bei dieser Anordnung überhaupt nicht auftreten.
• Zusammenfassend ergeben sich durch die Erfindung folgende Vorteile: Wegfall des kritischen Querschnittes, Verhinderung der Strahlablösung, weitgehende Ausnutzung der kinetischen Energie, Verringerung der Verdichtungsarbeit und wirksame Kondensation.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Abbildung dargestellt. Der Aufbau des Apparates entspricht in seinen Hauptteilen den normalen Verhältnissen. Durch eine Leitung i wird Dampf zugeführt, dessen potentielle Energie in einer Düse 2 in kinetische Energie umgesetzt wird. Zur Regelung des Dampfstrahles dient eine Reguliernadel 3. Durch eine Leitung q. wird z. B. die Luft aus einem Kondensator abgesaugt. Das Gemisch strömt dem Diffusor 5 zu, der einen innengekühlten Einsatzkörper 6 enthält. Durch Stutzen 7 wird diesem Einsatzkörper das Kühlmittel zugeleitet. Außerdem ist der -Diffusor mit einem Kühlmantel 8 ausgerüstet. Ein Stutzen 9 dient zur Abführung der Luft, ein Stutzen io zur Abführung des Kondensats.
• Die Kühlflüssigkeit aus dem Einsatzkörper 6 und aus dem Kühlmantel tritt in den Raum ii ein, und zwar ist die Eintrittsstelle an die engste Stelle 12 des Diffusors 5 gelegt. Die Austrittsöffnungen 13 und 14 sind so gestaltet, daß zwei kegelförmige Flüssigkeitswände entstehen, wie bei 15 und 16 angedeutet. Zur Führung der Flüssigkeitsmäntel werden zweckmäßigVerlängerungswände 17 und 18 angesetzt. 'Diese beiden Kegelmäntel schneiden sich und hüllen gewissermaßen einen Hohlkegel ein, der vom Dampfluftgemisch ausgefüllt wird. Das den Diffusor durchströmende Gemisch muß durch die Wände dieses Hohlkegels hindurch, wobei eine völlige Kondensation des mitgeführten Dampfes eintritt, nachdem vorher durch den sich verringerten Zwischenraum zwischen den Kegelwänden eine wirksame Verdichtung herbeigeführt wurde.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Strahlsauger für mindestens kritisches Druckverhältnis, dessen Diffusor konvergent ist, dadurch gekennzeichnet, daß der letzte Teil des Diffusors, durch an sich bekannte Flüssigkeitswände gebildet wird, deren Zwischenräume sich in der Strömungsrichtung verringern.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitswände sich in einer bestimmten Entfernung vom engsten Diffusorquerschnitt schneiden, so daß das zu verdichtende Gas oder Gemisch durch die Flüssigkeitswände hindurchtreten muß.
3. 3. Anordnung nach Anspruch i für Strahlsauger mit Außen- und Innenkühlung des Diffusors, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitswände durch die Kühhmittelströme der Mantel- und Einsatzkühlung gebildet werden. 4.. Anordnung nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an die Ausströmöffnungen der Kühlmittelströme Führungswände angesetzt sind, die ein Abdrängen der Flüssigkeitswände verhindern.