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Title:
FLUID DISTRIBUTOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/050437
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a fluid distributor comprising an inlet opening (13) through which the fluid flows into the fluid distributor and a plurality of outlet openings (12) through which individual fractions of the fluid that has flown into the distributor can be discharged. A guide element (16) is adapted to distribute the inflowing fluid to the outlet openings (12) in such a manner that an identical mass and/or an identical volume of fluid is discharged per time interval through any of the outlet openings (12). The inventive fluid distributor is suitable for use as a test device in injection pumps or methanol reformers.

Inventors:
NGUYEN-SCHAEFER THANH-HUNG (DE)
HOSS REINHARD (DE)
Application Number:
PCT/DE2001/004220
Publication Date:
June 27, 2002
Filing Date:
November 09, 2001
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
NGUYEN-SCHAEFER THANH-HUNG (DE)
HOSS REINHARD (DE)
International Classes:
F02M65/00; F16L41/03; (IPC1-7): F15D1/14; F16L41/03; F02M69/50
Foreign References:
US4510976A1985-04-16
US4256140A1981-03-17
US5241867A1993-09-07
DE3721524A11988-02-11
US5792322A1998-08-11
Other References:
None
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Claims:
Ansprüche
1. Fluidverteiler mit einer Einströmöffnung zum Einströ men eines Fluides in den Fluidverteiler und einer Mehrzahl von Ausströmöffnungen zum Ausströmen jeweils eines Teils des eingeströmten Fluides aus dem Fluidverteiler, dadurch ge kennzeichnet, dass der Fluidverteiler ein Führungselement (16) aufweist, mit dem das einströmende Fluid derart auf die Ausströmöffnungen (12) verteilbar ist, dass pro Zeitinter vall durch jede der Ausströmöffnungen (12) eine gleiche Mas se und/oder ein gleiches Volumen an Fluid austritt.
2. Fluidverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass ein Oberteil (15) und ein davon separierbares, mit dem Oberteil (15) verbindbares Unterteil (14) vorgesehen sind, wobei die Einströmöffnung (13) in das Unterteil (14) und die Ausströmöffnungen (12) in das Oberteil (15) einge bracht sind.
3. Fluidverteiler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, dass die Ausströmöffnungen (12) symmetrisch um einen Mittelpunkt in das Oberteil (15) des Fuildverteilers eingebracht sind, und dass die Einströmöffnung (13) in dem Unterteil (14) des Fluidverteilers unterhalb dieses Mittel punktes eingebracht ist.
4. Fluidverteiler nach einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass die Einströmöffnung (13) mit den Ausströmöffnungen (12) über einen Ringkanal in Ver bindung steht.
5. Fluidverteiler nach einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (16) zumindest näherungsweise die Form eines geraden Kreiskegel stumpfes mit einseitig bündig aufgesetztem Kugelabschnitt oder einseitig bündig aufgesetztem geradem Kreiskegel mit verrundeter Spitze aufweist, wobei der Kugelabschnitt oder der gerade Kreiskegel der Einströmöffnung (13) gegenüber an geordnet ist.
6. Fluidverteiler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, dass das Führungselement (16) oberflächlich, insbeson dere in dem Bereich des Übergangs von dem geraden Kreiske gelstumpf zu dem aufgesetzten Kugelabschnitt oder in dem Be reich des Übergangs von dem geraden Kreiskegelstumpf zu dem aufgesetzten geraden Kreiskegel, verrundete Steuerkanten (19) aufweist.
7. Fluidverteiler nach einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterteil (14} eine Ausnehmung (21) in Form eines zumindest näherungsweise gera den Kreiskegelstumpfes aufweist, dessen Deckfläche zumindest bereichsweise in die Einströmöffnung (13) übergeht oder mit dieser durchgängig verbunden ist.
8. Fluidverteiler nach einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass die kreiskegelstumpfförmi ge Ausnehmung (21) in dem Bereich des Übergangs von Mantel fläche (17) zu Deckfläche verrundete Steuerkanten (19) auf weist, wobei der Krümmungsradius dieser verrundeten Steuer kanten (19) insbesondere gleich dem Krümmungsradius der ver rundeten Steuerkanten (19) in dem Führungselement (16) ist.
9. Fluidverteiler nach einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (16) des Oberteils (15) derart in die Ausnehmung (21) des Unter teils (14) hineinragt, dass ein zylindersymmetrischer Ring kanal entsteht, der das in die Einströmöffnung (13) einströ mende Fluid zu den Ausströmöffnungen (12) leitet.
10. Fluidverteiler nach einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche (17) der Ausnehmung (21) und die Oberfläche (18) des Führungselements (16) eine mittlere Oberflächenrauhigkeit von weniger als 20 pm, insbesondere weniger als 5 un, aufweist.
11. Fluidverteiler nach einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Ein strömöffnung (13) zumindest näherungsweise gleich dem Durch messer der Deckfläche der Ausnehmung (21) ist.
12. Fluidverteiler nach einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Aus trittsöffnungen (12) zumindest näherungsweise gleich der Breite des Ringkanals ist.
Description:
Fluidverteiler Die Erfindung betrifft einen Fluidverteiler, insbesondere zur Verwendung als Prüfvorrichtung, nach der Gattung des Hauptanspruches.

Stand der Technik Als Prüfvorrichtungen für Kraftstoffeinspritzpumpen oder als Kraftstoffverteiler in Kühlanlagen sind Fluidverteiler be- kannt, bei denen ein einströmendes Fluid, d. h. eine Flüssig- keit oder ein Gas, von einer Versorgungsstelle oder Ein- strömöffnung auf mehrere Ausgangsstellen oder Ausströmöff- nungen verteilt wird. Dabei treten jedoch vielfach uner- wünschte Strömungswirbel und lokal unterschiedliche Drücke bzw. Druckgefälle auf, die ungleiche Volumenströme bzw. Mas- senströme an den Ausgangsöffnungen bewirken, was deren Ver- wendung beispielsweise als Prüfvorrichtung für mehrere, mit den Ausströmöffnungen gleichzeitig in Verbindung stehenden Kraftstoffeinspritzpumpen erschwert, da es dazu einer präzi- sen Definition der pro Zeiteinheit aus den jeweiligen Aus- strömöffnungen in die damit verbundenen Einspritzpumpen in- jizierten Kraftstoffmengen bedarf.

Vorteile der Erfindung Der erfindungsgemäße Fluidverteiler mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass Strömungswirbel in dessen Inneren über das vorgesehene Führungselement weitgehend vermieden werden können, und dass gleichzeitig auftretende Druckgefäl- le auf allen Wegen des Fluides von der Einströmöffnung zu den einzelnen Ausströmöffnungen gleich sind, so dass alle Ausströmöffnungen hinsichtlich der pro Zeitintervall durch- tretenden Masse bzw. des pro Zeitintervall durchtretenden Volumens an Fluid zueinander äquivalent sind.

Insbesondere erlaubt es der erfindungsgemäße Fluidverteiler vorteilhaft über eine einzige Versorgungsstelle, durch die das Fluid in den Fluidverteiler einströmt, eine Mehrzahl, insbesondere eine beliebige Anzahl N von Ausströmöffnungen, aus denen jeweils Teile des eingeströmten Fluides wieder austreten, in gleichartiger Weise zu versorgen. Insofern ist er besonders als Prüfvorrichtung für Kraftstoffeinspritzpum- pen oder Methanol-Reformer geeignet, wobei diese Einspritz- pumpen bzw. Reformer auf die Ausströmöffnungen aufgesetzt bzw. mit diesen verbunden sind.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Fluidverteilers ist, dass er vollständig aus Drehteilen hergestellt ist, so dass er einfacher und kostengünstiger als bekannte Fluidver- teiler gefertigt werden kann.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen.

So ist es hinsichtlich einer vereinfachten Fertigung des Fluidverteilers vorteilhaft, wenn dieser aus zwei Bauteilen, einem Oberteil und einem Unterteil, zusammengesetzt ist, wo- bei die Einströmöffnung in das Unterteil und die Ausström- öffnungen in das Oberteil eingebracht, vorzugsweise einge- bohrt, sind.

Weiter ist vorteilhaft, wenn sowohl das Oberteil als auch das Unterteil des Fluidverteilers symmetrisch aufgebaut ist, da dies einerseits Strömungswirbel und unerwünschte oder un- definierte Druckabfälle vermeidet, und andererseits die Äquivalenz der einzelnen Ausströmöffnungen in besonders ein- facher Weise gewährleistet.

Vorteilhaft ist auch, wenn das als Diffusor für das einströ- mende Fluid dienende Führungselement zumindest näherungswei- se die Form eines geraden Kreiskegelstumpfes mit einseitig bündig aufgesetztem Kugelabschnitt oder einseitig bündig aufgesetztem geraden Kreiskegel mit verrundeter Spitze auf- weist. Diese Form führt zu einer besonders guten und gleich- mäßigen Verteilung des einströmenden Fluids auf die Aus- strömöffnungen unter Vermeidung von Strömungswirbeln.

Hinsichtlich der Vermeidung von Strömungswirbeln ist weiter vorteilhaft, wenn die Steuerkanten im Inneren des Fluidver- teilers verrundet ausgeführt sind, und die mit dem strömen- den Fluid in Kontakt stehenden Flächen im Inneren des Fluid- verteilers eine besonders niedrige mittlere Oberflächenrau- higkeit, insbesondere eine mittlere Oberflächenrauhigkeit von weniger als 20 um, aufweisen.

Hinsichtlich der Vermeidung unerwünschter oder undefinierter Druckabfälle in dem Fluidverteiler ist schließlich vorteil- haft, wenn der Durchmesser der Einströmöffnung zumindest nä- herungsweise gleich dem Durchmesser der Deckfläche der Aus- nehmung in dem Unterteil ist, und wenn der Durchmesser der Austrittsöffnungen zumindest näherungsweise gleich der Brei- te des Ringkanals ist, der das einströmende Fluid von der Einströmöffnung zu den Ausströmöffnungen führt.

Zeichnungen Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen und in der nach- folgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt Figur 1 ei- ne Draufsicht auf das Unterteil des Fluidverteilers, Figur 2 einen Schnitt durch das Unterteil des Fluidverteilers gemäß Figur 1 entlang der Schnittlinie A-A, Figur 3 eine Drauf- sicht auf das Oberteil des Fluidverteilers und Figur 4 einen Schnitt durch das Oberteil des Fluidverteilers gemäß Figur 3 entlang der Schnittlinie. B-B.

Ausführungsbeispiele Die Figur 1 zeigt das Unterteil 14 eines zweistückigen Fluidverteilers, das äußerlich die Form eines Quaders auf- weist und aus einem Metall, beispielsweise Stahl besteht. In diesen Quader sind, wie in der Draufsicht gemäß Figur 1 er- kennbar, zunächst einseitig oberflächlich ringförmige Rillen 22 eingebracht worden, von denen die äußere dazu dient, das im Weiteren erläuterte Oberteil 15 des Fluidverteilers gemäß Figur 3 bzw. Figur 4 passgenau und definiert auf das Unter- teil 14 gemäß Figur 1 bzw. Figur 2 aufzusetzen und zu zen- trieren, und die innere zur Aufnahme einer Dichtung vorgese- hen ist.

In dem Oberteil 14 ist weiter eine Ausnehmung 21 vorgesehen, die im erläuterten Ausführungsbeispiel topfförmig ausgebil- det ist. Bevorzugt hat die Ausnehmung 21 gemäß Figur 2 die Form eines zumindest näherungsweise geraden Kreiskegelstump- fes, dessen Grundfläche einen Teil der Oberfläche des Unter- teils 14 einnimmt, und dessen Deckfläche in eine zylindri- sche Einströmöffnung 13 übergeht.

Die Einströmöffnung 13 wird dadurch erzeugt, dass nach dem Einbringen der Ausnehmung 21 das Unterteil 14 mittig durch- bohrt wird. Der Durchmesser der Bohrung ist dabei näherung- weise gleich dem Durchmesser der Deckfläche der kreiskegel- stumpfförmigen Ausnehmung 21 oder bevorzugt, wie in Figur 2 dargestellt, ca. 5 % bis 20 % kleiner.

Gemäß Figur 2 ist weiter vorgesehen, dass die Ausnehmung 21 in dem Bereich des Übergangs von der Mantelfläche 17 des ge- raden Kreiskegelstumpfes zu dem nach dem Einbringen der Ein- strömöffnung 13 verbliebenen ringförmigen Teil der Deckflä- che verrundete Steuerkanten 19 aufweist, die bei einem Vor- beiströmen des Fluids einer Ausbildung von Strömungswirbeln entgegenwirken. Daneben weist die Mantelfläche 17 der Aus- nehmung 21 eine besonders glatte Oberfläche, insbesondere mit einer mittleren Oberflächenrauhigkeit von weniger als 20 pm, vorzugsweise weniger als 5 um, auf. Die Neigung 11 der Ausnehmung 21 gegenüber der Senkrechten beträgt 10° bis 30°, vorzugsweise 15°.

Die Figur 3 erläutert das auf das Unterteil 14 gemäß Figur 1 bzw. Figur 2 aufzusetzende Oberteil 15 des Fluidverteilers, das in Draufsicht in Form einer quadratischen metallischen Platte ausgeführt ist, aus der ein ringförmiger, in die äu- ßere Rille 22 exakt passender Steg 24 zur präzisen Zentrie- rung von Oberteil 15 und Unterteil 14 herausstrukturiert ist. Weiter sind in dem Oberteil 15 und auch in dem Unter- teil 14 Bohrungen zur Verschraubung beider Teile vorgesehen.

Auf diese Weise wird insgesamt eine dichte und passgenaue Verbindung von Oberteil 15 und Unterteil 14 gewährleistet.

Die Figur 3 zeigt weiter, dass um den Mittelpunkt des Ober- teils 15 sechs äquivalente, symmetrisch auf einem Kreis in das Oberteil 15 eingebohrte Ausströmöffnungen 12 angeordnet sind.

Die Figur 4 erläutert Figur 3 im Schnitt, wobei erkennbar ist, dass das Oberteil 15 ein Führungselement 16 aufweist, das aus der mit den Ausströmöffnungen 12 versehenen Platte auf deren Unterseite herausragt. Dieses Führungselement 16 ist entweder aus der Platte des Oberteils 15 herausstruktu- riert oder nachträglich mit diesem verbunden, beispielsweise verschraubt worden.

Das Führungselement 16 hat gemäß Figur 4 ähnlich der Ausneh- mung 21 die Form eines geraden Kreiskegelstumpfes mit ein- seitig bündig aufgesetztem Kugelabschnitt oder einseitig bündig aufgesetztem geraden Kreiskegel mit verrundeter Spit- ze. Weiter ist der Kugelabschnitt oder der gerade Kreiskegel des Führungselementes 16 nach dem Zusammenbau von Oberteil 15 und Unterteil 14 der Einströmöffnung 13 gegenüber mittig angeordnet, so dass das Führungselement 16 als symmetrischer Diffusor für ein durch die Einströmöffnung 13 eintretendes Fluid dient.

Das Führungselement 16 ist zudem derart dimensioniert, dass bei einem Verbinden des Oberteils 15 mit dem Unterteil 14 ein Ringkanal entsteht, der von dem nicht von dem Führung- element 16 eingenommenen Teil der Ausnehmung 21 gebildet ist, und der die Einströmöffnung 13 mit den Austrittsöffnun- gen 12 verbindet. Dieser Ringkanal ist in seiner Breite be- vorzugt gleich dem Durchmesser der Austrittsöffnungen 12, während der Durchmesser der Eintrittsöffnung 13 bevorzugt deutlich größer als der Durchmesser der Austrittsöffnungen 12 ist. Durch die symmetrische Form des Führungselementes 16 und der Ausnehmung 21 ist gewährleistet, dass in dem Bereich des Ringkanals die Oberfläche der Ausnehmung 21 beabstandet parallel zu der Oberfläche des Führungselementes 16 ver- läuft.

Im Übrigen ist auch das Führungselement 16, wie in Figur 4 angedeutet, mit verrundeten Steuerkanten 19 und einer beson- ders glatten Oberfläche 18 analog der Mantelfläche 17 der Ausnehmung 21 versehen, die bei dem Vorbeiströmen des Fluids eine Ausbildung von Strömungswirbeln entgegenwirkt.

Der der Einströmöffnung 13 gegenüberliegende Teil des Füh- rungselementes 16 vermeidet an dieser Stelle einen übermäßig starken Staudruck des über die Einströmöffnung 13 einströ- menden Fluids. Insbesondere bewirkt dieser Teil des Füh- rungselementes anstelle einer Abbremsung des Fluides eine gleichmäßige Verteilung in den Ringkanal, wobei die Summe der pro Zeitintervall durch die Gesamtheit der Ausströmöff- nungen 12 austretenden Fluidmenge der in diesem Zeitinter- vall durch die Einströmöffnung 13 einströmenden Fluidmenge entspricht.

Aus den Figuren 2 und 4 ist schließlich ersichtlich, dass sowohl das Oberteil 15 als auch das Unterteil 14 des Fluid- verteilers zylindersymmetrisch zu einer zentralen Vertei- lerachse aufgebaut ist. Diese Verteilerachse verläuft im Zentrum der zylinderförmigen Bohrung der Einströmöffnung 13.