DE4217527C2

DE4217527C2 - Device for regulating a liquid flow

Info

Publication number: DE4217527C2
Application number: DE4217527A
Authority: DE
Inventors: Robert Mueller
Original assignee: ERNO RAUMFAHRTTECHNIK GMBH 28199 BREMEN DE; Erno Raumfahrttechnik GmbH
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1991-06-01
Filing date: 1992-05-27
Publication date: 1995-06-08
Anticipated expiration: 2012-05-28
Also published as: DE4217527A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung der Intensität eines Flüssigkeitsstromes, insbesondere eines in einer Anlage zur Ableitung von Abfallwärme in Raumflugkörpern zu verdampfenden Mediums, bestehend aus einem Düsengehäuse, dessen Düsenmündung über einen Schließkörper absperrbar ist.The invention relates to a device for regulation the intensity of a liquid flow, in particular one in a plant for the dissipation of waste heat in Spacecraft to be evaporated medium consisting of a nozzle housing, the nozzle mouth via a Lock body is lockable.

Vorrichtungen, mit denen die Intensität und die räum liche Verteilung eines Flüssigkeitsstromes beeinflußt werden können, sind als Düse allgemein bekannt. Des gleichen sind unter der Bezeichnung Ventil Vorrich tungen bekannt, mit denen ein Flüssigkeitsstrom unter anderem vollständig unterbrochen werden kann. Devices with which the intensity and the spatial Liche distribution of a liquid flow affected are generally known as a nozzle. Des The same are under the name Ventil Vorrich lines known with which a liquid flow under other can be completely interrupted.

Im Zusammenhang mit dem Problem, die in einem Raumflug körper entstehende Abfallwärme, hervorgerufen bei spielsweise durch die an Bord befindlichen elektrischen Geräte, an die Umgebung abzuführen, finden Einrich tungen Verwendung, die als Verdampfungswärmetauscher bezeichnet werden und die beispielsweise in der Druck schrift "Shuttle Orbiter Flash Evaporator", J.R. Nason, Hamilton Standard, 79-ENAS-14, American Society of Mechanical Engineers (Hrsg.), beschrieben sind. Bei diesen Verdampfungswärmetauschern wird eine zu mehreren aktiven Kühlkreisläufen gehörende Kühlflüssigkeit in thermischen Kontakt mit einem zu verdampfenden Medium gebracht, das über eine Einspritzdüse in Form eines aus Flüssigkeitströpfchen bestehenden Strahls in den Prozeßraum des Wärmetauscher gesprüht wird. Dabei ge langen die Tröpfchen in Kontakt mit den diesen Raum begrenzenden Wänden, die von der Kühlflüssigkeit durch strömt werden. Unter Aufnahme von Wärme aus den Wänden, die damit zugleich der Kühlflüssigkeit entzogen wird, gehen die Tröpfchen in die Dampfphase über und werden als solcher in die Umgebung des Raumflugkörpers abge blasen.Related to the problem in a space flight waste heat generated by the body, caused by for example by the electrical on board Devices for discharging to the environment are found by Einrich tion use as an evaporative heat exchanger are referred to and for example in the print "Shuttle Orbiter Flash Evaporator", J.R. Nason, Hamilton Standard, 79-ENAS-14, American Society of Mechanical Engineers (ed.). At these evaporative heat exchangers become one to several coolant belonging to active cooling circuits in thermal contact with a medium to be evaporated brought that out in the form of an injection nozzle Liquid droplets existing in the jet Process area of the heat exchanger is sprayed. Here ge the droplets reach into this space delimiting walls by the coolant through be flocked. Taking heat from the walls, which is also removed from the coolant, the droplets go into the vapor phase and become as such abge in the environment of the spacecraft blow.

Häufig erfolgt das Einspritzen der zu verdampfenden Flüssigkeit in den Prozeßraum intermittierend, um zu erreichen, daß die von der Flüssigkeit benetzten Ober flächen zunächst vollständig wieder abtrocknen, bevor sie erneut benetzt werden. Auf diese Weise soll er reicht werden, daß das zu verdampfende Medium, das auf Kosten zusätzlicher Nutzlast im Raumfahrzeug mitgeführt werden muß, möglichst vollständig in Dampf überführt und damit optimal ausgenutzt wird. Da insbesondere bei dieser intermittierenden Betriebsweise der Druck im Inneren des Prozeßraumes niedriger liegen kann als der Dampfdruck der zugeführten Flüssigkeit, besteht die Gefahr, daß die Austrittsöffnung der Einspritzdüse vereist. Aus diesem Grund müssen häufig zusätzliche Heizelemente in diesem Bereich vorgesehen werden, um eine solche Vereisung zu vermeiden.Injecting those to be evaporated is often carried out Intermittent liquid in the process space to achieve that the surface wetted by the liquid First completely dry the surfaces again before they are wetted again. That way he should be enough that the medium to be evaporated, the Costs of additional payload carried in the spacecraft must be converted as completely as possible into steam and is thus optimally used. Because especially at this intermittent mode of operation the pressure in Inside the process room can be lower than that Vapor pressure of the liquid supplied, there is Danger that the outlet opening of the injector icy. Because of this, additional often need Heating elements are provided in this area to avoid such icing.

Aus der DE 28 30 316 B2 ist eine Spritzgußeinrichtung zur Verarbeitung von Kunststoff bekannt. Zur Versper rung eines Ausströmkanales weist die Vorrichtung einen Schieber auf, der um seine Längsachse verdrehbar ist. Der Schieber ist im Bereich des Ausströmkanales mit einer Anphasung versehen. In einer Positionierung, bei der die Anphasung aus dem Bereich des Ausströmkanales weggedreht ist, ist der Ausströmkanal verschlossen. Bei einer Verdrehung des Schiebers derart, daß die An phasung einen einem Innenraum der Vorrichtung zugewand ten Abschnitt des Ausströmkanales und einen der Aus strömöffnung zugewandten Abschnitt verbindet, kann plastifizierter Kunststoff aus der Vorrichtung aus treten.From DE 28 30 316 B2 is an injection molding device known for processing plastic. To block tion of an outflow channel, the device has a Slider that is rotatable about its longitudinal axis. The slide is in the area of the outflow channel provided with a chamfer. In a positioning, at the chamfer from the area of the outflow channel the outflow channel is closed. At a rotation of the slide such that the on phasung facing an interior of the device th section of the outflow channel and one of the out connects flow opening facing section, can plasticized plastic from the device to step.

Die DE 39 36 080 A1 zeigt eine Vorrichtung zur Zer stäubung von Flüssigkeiten. Zur Realisierung eines hohen Zerstäubungsgrades ist im Bereich eines Ausström kanales ein Drallelement angeordnet. Für das Drall element ist eine rotationssymmetrische Drallkammer vorgesehen, in die tangential Zuführkanäle einmünden. Durch die Strömungsgeschwindigkeit der zu zerstäubenden Flüssigkeit wird der Drallkörper in Rotation versetzt und führt zu einer erheblichen Verwirbelung der Flüssigkeit.DE 39 36 080 A1 shows a device for Zer dusting of liquids. To realize a high degree of atomization is in the area of an outflow channel arranged a swirl element. For the twist element is a rotationally symmetrical swirl chamber provided, open into the tangential feed channels. By the flow rate of the atomized The swirl body is rotated by liquid and leads to a considerable turbulence of the Liquid.

Aus der DE 33 31 617 A1 ist es bekannt, eine Sprüh pistole für ein flüssiges Sprühmaterial zur Steuerung eines Materialflusses mit einem Schließkörper zu verse hen, der über eine Ventilstange betätigt wird. Der Schließkörper wird über eine Feder vorbelastet. Der Schließkörper befindet sich unmittelbar im Bereich des Strömungskanals und kann den Strömungskanal sowohl vollständig als auch bereichsweise versperren. Hier durch kann bei einer Übertragung des Konstruktions prinzips auf Raumfahrtanwendungen eine Vereisungs neigung hervorgerufen werden. Zur Positionierung des Schließkörpers dient somit die Kombination einer starren Kolbenstange sowie einer elastisch verformbaren Feder.From DE 33 31 617 A1 it is known to spray gun for a liquid spray material for control to verse a material flow with a closing body hen, which is operated via a valve rod. Of the Closing body is preloaded via a spring. Of the Closing body is located directly in the area of the Flow channel and can both the flow channel block completely as well as area. Here through can when transferring the construction principle of an icing on space applications tendency to be caused. To position the The closing body thus serves the combination of a rigid piston rod and an elastically deformable Feather.

In der DE 38 36 051 A1 ist eine Spritzvorrichtung be schrieben, bei der ebenfalls ein Schließkörper unmit telbar im Strömungskanal angeordnet ist. Darüber hinaus ist ein zusätzliches Ventil vorgesehen, mit dem der Düse eine Gasströmung zugeführt werden kann, die nach einer Beendigung des Materialflusses eine Reinigung der Düse hervorruft.DE 38 36 051 A1 is a spraying device wrote, in which also a closing body is arranged telbar in the flow channel. Furthermore an additional valve is provided with which the A gas flow can be supplied to the nozzle after a termination of the material flow a cleaning of the Nozzle.

Aus der DE-AS 21 02 252 ist es bekannt, eine konisch geformte Düsennadel relativ zu einem konisch geformten Düsensitz zu positionieren und hierdurch einen Durch strömquerschnitt zu verändern. Auch bei dieser Steuer vorrichtung befindet sich somit der Schließkörper un mittelbar innerhalb des Strömungskanals und kann durch eine teilweise Freigabe des Strömungsquerschnittes zu einem Auftreten von Vereisungen bei Anwendungen im Be reich der Raumfahrt beitragen.From DE-AS 21 02 252 it is known to be a conical shaped nozzle needle relative to a conical shaped Position the nozzle seat and thereby a through to change the flow cross-section. Even with this tax device is thus the closing body un indirectly within the flow channel and can pass through partial release of the flow cross section an occurrence of icing in applications in the Be contributing richly to space travel.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine Intensitätsregelung des Flüssig keitsstromes ermöglicht und dabei gleichzeitig eine möglichst exakt definierte räumliche Verteilung des in den Prozeßraum eingespritzten Flüssigkeitsstromes zu läßt, die Gefahr einer Vereisung verhindert und die eine Minimierung des Gewichtes und des Energiever brauchs einer solchen Anordnung ermöglicht. The object of the invention is to provide a device create an intensity control of the liquid current flow and at the same time a spatial distribution of the in injected liquid flow to the process space leaves, the risk of icing prevented and the minimizing weight and energy consumption need such an arrangement.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schließkörper stabförmig ausgebildet und mit einer Durchtrittsöffnung versehen ist, deren Querschnitt fläche im wesentlichen einer Querschnittfläche eines Ausströmkanals der Düse entspricht, der Schließkörper quer zur Ausströmrichtung des zu verdampfenden Mediums verstellbar ist und entweder eine den Ausströmkanal der Düse im wesentlichen vollständig versperrende oder eine den Ausströmkanal im wesentlichen vollständig freige bende Position vom Schließkörper eingenommen ist, daß der Schließkörper über ein elastisch verformbares Stellelement betätigbar ist, das durch den hydrosta tischen Druck der Flüssigkeit beaufschlagbar ist, die in einen Innenraum des Stellelements einleitbar ist und daß der Schließkörper an einem das Stellelement aus bildenden Ringrohrsegment gehaltert ist, welches mit dem Hohlraum des Düsengehäuses verbunden ist und eine als Innengehäuse gestaltete innere Wand des Düsen gehäuses bereichsweise umgibt sowie der Schließkörper als flächiges Element ausgebildet ist, welches in einer senkrecht zur Düse verlaufenden Ausnehmung bewegbar ist.This object is achieved in that the closing body is rod-shaped and with a Passage opening is provided, the cross section area essentially a cross-sectional area of a Outflow channel corresponds to the nozzle, the closing body transverse to the outflow direction of the medium to be evaporated is adjustable and either the outflow channel Essentially completely obstructing or a nozzle clear the outflow channel essentially completely bende position from the closing body is that the closing body via an elastically deformable Actuator is actuated by the hydrosta table pressure of the liquid can be applied can be introduced into an interior of the actuating element and that the closing body on one of the control element forming ring tube segment is supported, which with the cavity of the nozzle housing is connected and a inner wall of the nozzle designed as an inner housing surrounds the housing in areas and the closing body is designed as a flat element, which in a Movable perpendicular to the nozzle recess is.

Durch die mit einer Durchlaßöffnung versehene stabför mige Ausbildung des Schließkörpers wird eine sehr leichte Ausführungsform bereitgestellt. Durch eine Ver schiebung des Schließkörpers quer zur Ausströmrichtung des strömenden Mediums ist mit einem sehr kurzen Ver stellweg sowohl eine vollständige Freigabe als auch eine vollständige Verschließung des Ausströmkanales möglich. Hierdurch werden Übergangszeiten, die aus einer Überführung von einem Betriebszustand in den an deren resultieren minimiert. Aufgrund der räumlich äußerst geringen Ausdehnung wird der Freiraum zur Ge staltung des Ausströmkanales im wesentlichen auf rechterhalten und hierdurch eine sehr weitgehende Adaption der räumlichen Verteilung des strömenden Mediums an die jeweiligen Anwendungsanforderungen er möglicht.Through the stabför provided with a passage opening Mige training of the closing body is a very light embodiment provided. Through a ver sliding of the closing body transversely to the outflow direction of the flowing medium is with a very short ver Stellweg both a full release as well a complete closure of the outflow channel possible. This will transition times that are out a transfer from an operating state to the on their results minimized. Because of the spatial the extremely small expansion becomes the space design of the outflow channel essentially keep right and thereby a very extensive Adaptation of the spatial distribution of the flowing Medium to the respective application requirements possible.

Zur Reduzierung einer Vereisungsneigung wird vorge schlagen, daß der Schließkörper zwischen einem Hohlraum der Düse und einer Ausströmöffnung der Düse angeordnet ist.In order to reduce the tendency to freeze, pre- hit that the closing body between a cavity the nozzle and an outlet opening of the nozzle is.

Dadurch, daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung, im Gegensatz zu einer konventionellen, aus einem Ventil sowie einer nachfolgenden Düse bestehenden Anordnung, kein zusätzlicher Hohlraum zwischen dem Ventilsitz und der Düsenmündung vorhanden ist, ist nicht nur der Platzbedarf der erfindungsgemäßen Vorrichtung wesent lich geringer, sondern es entfällt zugleich auch ein kritischer Bereich, in dem die beschriebene Vereisung auftreten könnte.The fact that in the device according to the invention Contrary to a conventional one valve and a subsequent nozzle existing arrangement, no additional cavity between the valve seat and the nozzle mouth is not just that Space requirement of the device according to the invention is essential Lich less, but it is also eliminated critical area in which the icing described could occur.

Andererseits werden dadurch, daß die angestrebte Ven tilfunktion zwar unmittelbar in der Düsenmündung reali siert ist, die Strömung des bei geöffneter Düsenmündung aus der Düse austretenden Flüssigkeitsstromes aber nicht durch den Schließkörper beeinflußt wird, den Ge staltungsmöglichkeiten für den Innenraum der Düse keinerlei Einschränkungen auferlegt. Somit läßt sich jede gewünschte räumliche Verteilung des austretenden Flüssigkeitsstromes, soweit sie durch die Formgebung dieses Düseninnenraumes beeinflußbar ist, realisieren.On the other hand, because the desired Ven tilfunktion reali directly in the nozzle mouth siert, the flow of the open nozzle mouth however, liquid flow emerging from the nozzle is not affected by the closing body, the Ge design options for the interior of the nozzle no restrictions imposed. So you can any desired spatial distribution of the emerging Liquid flow, insofar as it is shaped this nozzle interior can be influenced, realize.

Eine Vermeidung separater Steuerungsmittel zur Vorgabe eines gepulsten Betriebes wird dadurch ermöglicht, daß der Schließkörper über ein elastisch verformbares Stellelement betätigbar ist, das durch den hydrostati schen Druck der Flüssigkeit beaufschlagbar ist, die in einen Innenraum des Stellelements einleitbar ist und daß der Schließkörper an einem das Stellelement aus bildenden Ringrohrsegment gehaltert ist, welches mit dem Hohlraum des Düsengehäuses verbunden ist und eine als Innengehäuse gestaltete innere Wand des Düsenge häuses bereichsweise umgibt sowie der Schließkörper als flächiges Element ausgebildet ist, welches in einer senkrecht zur Düse verlaufenden Ausnehmung bewegbar ist.Avoiding separate control means for the default pulsed operation is made possible by the fact that the closing body via an elastically deformable Actuator is actuated by the hydrostati pressure of the liquid can be applied, which in an interior of the control element can be introduced and that the closing body on one of the control element forming ring tube segment is supported, which with the cavity of the nozzle housing is connected and a inner wall of the nozzle cone designed as an inner housing around the house and the closing body as Flat element is formed, which in a Movable perpendicular to the nozzle recess is.

Zur Gewährleistung eines geringen Substanzverbrauches und einer hohen Kühlwirkung wird vorgeschlagen, daß der Schließkörper mit einer alternierenden Ansteuerung zur Ermöglichung eines gepulsten Ausströmbetriebes versehen ist.To ensure low substance consumption and a high cooling effect it is proposed that the Closing body with an alternating control for Provide pulsed outflow operation is.

Zugleich wird dadurch, daß die erforderlichen Stell kräfte zur Betätigung des Schließkörpers unmittelbar aus dem in der Flüssigkeit herrschenden hydrostatischen Druck abgeleitet werden, ein mechanisch sehr einfacher und damit störungsunanfälliger Aufbau erzielt.At the same time, the fact that the required Stell Forces to actuate the closing body immediately from the hydrostatic in the liquid Pressure can be derived, a mechanically very simple one and thus achieved failure-resistant construction.

Eine definierte Abhängigkeit der Position des Schließ körpers vom auftretenden Druck wird dadurch erreicht, daß das Ringrohrsegment als Bourdonrohr ausgebildet ist.A defined dependency on the position of the lock body from the pressure that occurs is achieved that the ring tube segment is designed as a Bourdon tube is.

Alternativ ist es aber auch möglich, daß zur Verstel lung des Schließkörpers ein Elektromagnet vorgesehen ist.Alternatively, it is also possible to adjust the tion of the closing body, an electromagnet is provided is.

Eine weitere Variante besteht darin, daß zur Verstel lung des Schließkörpers eine Membran vorgesehen ist. Another variant is that for adjusting development of the closing body, a membrane is provided.

Zur Gewährleistung einer optimalen Kühlwirkung wird vorgeschlagen, daß der Ausströmkanal der Düse mit einem konvergenten Wandungsverlauf versehen ist.To ensure an optimal cooling effect proposed that the outlet channel of the nozzle with a convergent wall profile is provided.

Eine Verwirbelung des ausströmenden Mediums und eine damit verbundene Verbesserung der Kühlwirkung kann da durch erreicht werden, daß entlang der Ausströmrichtung des Mediums ein schraubenförmiger Einsatz vorgesehen ist.A swirl of the flowing medium and one associated improvement in the cooling effect can there can be achieved by that along the outflow direction a helical insert is provided for the medium is.

Eine weitere Verringerung des Baugewichtes sowie eine verschleißfreie Führung des Schließkörpers wird dadurch erreicht, daß zur Abdichtung des Schließkörpers relativ zum Düsengehäuse eine hydrodynamische Dichtung vorge sehen ist.A further reduction in the building weight as well as a this results in wear-free guidance of the closing body achieved that for sealing the closing body relatively a hydrodynamic seal is provided for the nozzle housing see is.

Bei der vorgeschlagenen Ausführungsform der erfindungs gemäßen Vorrichtung ist somit vorgesehen, daß die Dichtwirkung zum Verschließen der Düsenmündung über wiegend aufgrund des Strömungswiderstandes in dem zwischen dem Schließkörper und seinem Sitz im Düsen gehäuse vorhandenen Spalt bewirkt wird. Dadurch wird jeder Verschleiß an dieser Stelle von vornherein prak tisch ausgeschlossen, und es wird eine besonders hohe Zuverlässigkeit der Vorrichtung nach der Erfindung er zielt. Dies gilt auch für den zu besonders starken Be anspruchungen führenden Pulsbetrieb, in dem der Flüs sigkeitsstrom intermittierend aus der Düse austritt.In the proposed embodiment of the Invention according device is thus provided that the Sealing effect to close the nozzle mouth due to the flow resistance in the between the closing body and its seat in the nozzle Housing existing gap is caused. This will every wear at this point is prak from the outset table excluded, and it will be a particularly high Reliability of the device according to the invention he aims. This also applies to the particularly strong Be stresses leading pulse operation in which the rivers liquid flow emerges intermittently from the nozzle.

Zur Ermöglichung eines gemeinsamen Beginns sowohl einer Zuführung des strömenden Mediums als auch der inter metierenden Ansteuerung des Schließkörpers wird vorge schlagen, daß in Strömungsrichtung vor der Düse ein konventionelles Ventil zur Zuführung des strömenden Mediums angeordnet ist.To enable both to start together Supply of the flowing medium as well as the inter Meting control of the closing body is pre beat that in the direction of flow in front of the nozzle conventional valve for supplying the flowing Medium is arranged.

Insgesamt wird durch die Erfindung der Gestaltungsfrei raum für die Sprühverteilung des zu verdampfenden Mediums nachhaltig optimiert, wodurch Größe und Gewicht der eingesetzten Verdampfungswärmetauscher minimiert werden können. Overall, the invention frees up the design space for the spray distribution of the material to be evaporated Medium optimized sustainably, which means size and weight the evaporative heat exchanger used is minimized can be.

Im folgenden soll die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher er läutert werden. Es zeigen:In the following the invention on the basis of a Drawing he illustrated embodiment closer to be refined. Show it:

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch eine Ein spritzvorrichtung nach der Erfindung und Fig. 1 shows a vertical section through an injection device according to the invention and

Fig. 2 einen Schnitt gemäß II-II durch die in Fig. 1 dargestellten Anordnung. Fig. 2 shows a section according to II-II through the arrangement shown in Fig. 1.

Die Darstellung in Fig. 1 zeigt ein zweischalig aufge bautes zylindrisches Gehäuse (1), in dem ein Hohlraum (2) als Düsenraum ausgebildet ist. Durch eine Bohrung in der inneren Wand (3) des Gehäuses erstreckt sich eine Verbindungsleitung (4) zu einem Ringrohrsegment (5) mit ovalem Querschnitt. An diesem ist, wie insbe sondere in der in Fig. 2 gezeigten Draufsicht erkennbar ist, ein rechteckiger Schließkörper (6) gehaltert, der in dem hier dargestellten Fall an das Ringrohrsegment (5) angelötet ist. Der Schließkörper (6) ist in einer Ausnehmung (7) des Gehäuses (1) angeordnet, die der äußeren Form des Schließkörpers (6) so weit angepaßt ist, daß zwischen beiden nur ein enger Spalt besteht.The illustration in Fig. 1 shows a double-shell built cylindrical housing ( 1 ) in which a cavity ( 2 ) is designed as a nozzle space. A connecting line ( 4 ) to an annular tube segment ( 5 ) with an oval cross section extends through a hole in the inner wall ( 3 ) of the housing. On this, as can be seen in particular in the plan view shown in FIG. 2, a rectangular closing body ( 6 ) is held, which in the case shown here is soldered to the ring tube segment ( 5 ). The closing body ( 6 ) is arranged in a recess ( 7 ) in the housing ( 1 ) which is adapted to the outer shape of the closing body ( 6 ) to such an extent that there is only a narrow gap between the two.

Der Schließkörper (6) liegt zugleich senkrecht zu einem Auslaßkanal, der als Düse (8) ausgebildet ist und der den Hohlraum (2) mit dem hier nicht dargestellten Prozeßraum eines Verdampfungswärmetauschers verbindet. Eine Bohrung (9) in der Fläche des Schließkörpers (6) weist einen Querschnitt auf, der dem Querschnitt der Düsenmündung entspricht. Das Ringrohrsegment (5) ist lediglich an der Verbindungsleitung (4) aufgehängt und ansonsten in dem zwischen der inneren Wand (3) und der äußeren Wand (10) des Gehäuses bestehenden Hohlraum (11) frei beweglich. The closing body ( 6 ) is also perpendicular to an outlet channel, which is designed as a nozzle ( 8 ) and which connects the cavity ( 2 ) with the process space (not shown here) of an evaporative heat exchanger. A bore ( 9 ) in the surface of the closing body ( 6 ) has a cross section that corresponds to the cross section of the nozzle mouth. The ring tube segment ( 5 ) is only suspended from the connecting line ( 4 ) and is otherwise freely movable in the cavity ( 11 ) existing between the inner wall ( 3 ) and the outer wall ( 10 ) of the housing.

Wird der Hohlraum (2) über eine in der Figur nicht dar gestellte Versorgungsleitung mit dem zu verdampfenden Fluid gefüllt, so beaufschlagt dieses über die Verbin dungsleitung (4) auch das Ringrohrsegment (5). Dieses verhält sich nach Art eines Bourdon-Rohres und ver größert unter der Wirkung des hydrostatischen Drucks des Fluids den Durchmesser des von ihm gebildeten Rin ges, wie in der Figur durch den Doppelpfeil und die gestrichelt angedeutete äußere Position des Ringrohr segmentes (5) angedeutet ist. Dadurch wird der Schließ körper (6) in der Ausnehmung (7) so weit nach außen bewegt, daß seine Bohrung (9) mit der Düse (8) fluchtet und das zu verdampfende Fluid aus dem Hohlraum (2) als feinverteilter Tröpfchenstrom in den Prozeßraum des Verdampfungswärmetauschers austreten kann. Nachdem sich aufgrund der Unterbrechung des Flüssigkeitsstromes der Druck im Hohlraum (2) teilweise abgebaut hat, wird der Schließkörper (6) vom Ringrohrsegment (5) wieder weiter in das Innere der Ausnehmung (7) gedrückt und ver schließt dadurch die Düse (8). Durch den Strömungs widerstand in dem Spalt, der zwischen dem Schließkörper (6) und den Begrenzungswänden der Ausnehmung (7) be steht, wird auf hydrodynamischer Basis eine Dicht wirkung erzielt, die bei erneuter Zufuhr von Ver dampferfluid in den Hohlraum (2) zu einem erneuten Druckanstieg und damit zu einer Wiederholung des vor stehend beschriebenen Vorgangs führt.If the cavity ( 2 ) is filled with the fluid to be evaporated via a supply line (not shown in the figure), this acts on the connecting line ( 4 ) and the ring pipe segment ( 5 ). This behaves in the manner of a Bourdon tube and increases the diameter of the ring formed by it under the action of the hydrostatic pressure of the fluid, as indicated in the figure by the double arrow and the dashed outer position of the ring tube segment ( 5 ) . As a result, the closing body ( 6 ) in the recess ( 7 ) is moved so far that its bore ( 9 ) is aligned with the nozzle ( 8 ) and the fluid to be evaporated from the cavity ( 2 ) as a finely divided stream of droplets in the process space of the evaporative heat exchanger can escape. After the pressure in the cavity ( 2 ) has partially decreased due to the interruption of the liquid flow, the closing body ( 6 ) from the ring tube segment ( 5 ) is pressed further into the interior of the recess ( 7 ) and thereby closes the nozzle ( 8 ). Due to the flow resistance in the gap between the closing body ( 6 ) and the boundary walls of the recess ( 7 ) be, a sealing effect is achieved on a hydrodynamic basis, the vaporizer fluid in the cavity ( 2 ) at a renewed supply of Ver renewed pressure increase and thus leads to a repetition of the process described above.

Die "Regelung der Intensität" wird durch die Position des Schließkörpers (6) der Ventilkomponente erreicht. Es gibt nur zwei Positionen, nämlich "offen" und "ge schlossen". Das heißt, die Regelung der Intensität des Flüssigkeitsstromes (oder des Massenstromes) ergibt sich aus dem Verhältnis der Zeit "Ventil offen" zu der Zeit "Ventil geschlossen". The "regulation of the intensity" is achieved by the position of the closing body ( 6 ) of the valve component. There are only two positions, namely "open" and "closed". This means that the regulation of the intensity of the liquid flow (or the mass flow) results from the ratio of the time "valve open" to the time "valve closed".

Die Möglichkeit einer kontinuierlichen Regelung des Massenstromes ist im Fall der beabsichtigten Anwendung (Verdampfungskühler für Raumfahrzeuge) und oftmals auch im Falle anderer Anwendungen (z. B. Aufsprühen von Farbe) nicht gegeben, weil einerseits die Sprühvertei lung der Düse (8) stark von der Größe des Massenstromes abhängt und andererseits die Anwendung nur bei einer bestimmten Sprühverteilung einwandfrei funktioniert.The possibility of a continuous control of the mass flow is not given in the case of the intended application (evaporative cooler for spacecraft) and often also in the case of other applications (e.g. spraying paint) because on the one hand the spray distribution of the nozzle ( 8 ) is very different Size of the mass flow depends and on the other hand, the application only works properly with a certain spray distribution.

Die räumliche Verteilung des Flüssigkeitsstromes wird durch die Geometrie des flüssigkeitsdurchströmten Volu mens der Düsenkomponente, welches durch einen konver genten Kanal vom Hohlraum (2) zur Düse (8) charakteri siert ist, erreicht. Der Hohlraum (2) ist typischer weise mit einem schraubenförmigen Einsatz versehen, so daß bei Durchströmung ein Drall erzeugt wird, der den gewünschten Zerfall der Flüssigkeit in kleine Tröpfchen außerhalb der Düse (8) bewirkt.The spatial distribution of the liquid flow is achieved by the geometry of the liquid-flow volume of the nozzle component, which is characterized by a convergent channel from the cavity ( 2 ) to the nozzle ( 8 ). The cavity ( 2 ) is typically provided with a helical insert, so that a swirl is generated when flowing through, which causes the desired breakdown of the liquid into small droplets outside the nozzle ( 8 ).

Die Ventilfunktion (Absperren/Freigabe des Flüssig keitsstromes) wird durch die Position des Schließkör pers (6) erreicht. Der Schließkörper (6) befindet sich im verengten Bereich der Düse (8) unmittelbar stromauf wärts von der Mündung und wird quer zur Strömungsrich tung bewegt. Er ist mit einer als Bohrung ausgebildeten Durchtrittsöffnung (9) versehen, die den gleichen Durchmesser wie der verengte Bereich der Düse (8) hat. In der Position "Ventil offen" ist die Achse der Durch trittsöffnung (9) identisch mit der Achse der Bohrung des verengten Bereichs der Düse (8). Der Flüssigkeits strom wird nicht durch den Schließkörper (6) beein flußt. Der Schließkörper (6) gleitet dabei nicht auf irgendwelchen Flächen der ein Innengehäuse ausbildenden inneren Wand (3), so daß das Ventil absolut verschleiß frei arbeitet. Die Absperrung der Flüssigkeit in der Position "geschlossen" erfolgt mittels hydrodynamischer Dichtung im Spalt zwischen der inneren Wand (3) und dem Schließkörper (6). Der dabei auftretende Flüssigkeits strom ist sehr klein gegenüber dem nominalen Flüssig keitsstrom in der Position "offen" und hat keinen nega tiven Einfluß auf die Funktion der Vorrichtung.The valve function (shutting off / releasing the liquid flow) is achieved by the position of the closing body ( 6 ). The closing body ( 6 ) is located in the narrowed area of the nozzle ( 8 ) immediately upstream from the mouth and is moved transversely to the direction of flow. It is provided with a passage opening ( 9 ) designed as a bore, which has the same diameter as the narrowed area of the nozzle ( 8 ). In the "valve open" position, the axis of the passage opening ( 9 ) is identical to the axis of the bore of the narrowed area of the nozzle ( 8 ). The liquid flow is not influenced by the closing body ( 6 ). The closing body ( 6 ) does not slide on any surface of the inner wall ( 3 ) forming an inner housing, so that the valve works absolutely free of wear. The liquid is shut off in the "closed" position by means of a hydrodynamic seal in the gap between the inner wall ( 3 ) and the closing body ( 6 ). The resulting liquid flow is very small compared to the nominal liquid flow in the "open" position and has no negative impact on the function of the device.

Stromaufwärts von der Vorrichtung befindet sich ein zweites, konventionelles Ventil mit den Positionen "offen" und "geschlossen". Wird dieses Hauptventil ge öffnet, so steigt der Druck im als Düsenvolumen ausge bildeten Hohlraum (2) von einem Wert in der Größe des Dampfdruckes der Flüssigkeit (im Fall der beabsichtig ten Anwendung als Verdampfungskühler) auf das Niveau des Zufuhrdruckes an. Dadurch wird das elastische Element gegen die Federkraft ausgelenkt, so daß der daran befestigte Schließkörper (6) in die Position "offen" bewegt wird. Beim Schließen des "Hauptventils" läuft der Vorgang in umgekehrter Reihenfolge ab.Upstream of the device is a second, conventional valve with the positions "open" and "closed". If this main valve is opened, the pressure in the cavity ( 2 ) formed as a nozzle volume increases from a value in the size of the vapor pressure of the liquid (in the case of the intended application as an evaporative cooler) to the level of the supply pressure. As a result, the elastic element is deflected against the spring force, so that the closing body ( 6 ) attached to it is moved into the "open" position. When the "main valve" is closed, the process proceeds in reverse order.

Die exakt definierte räumliche Verteilung wird allein durch die Gestaltung der Düsenkomponente der erfin dungsgemäßen Vorrichtung erreicht. Der entscheidende Vorteil der Vorrichtung ist dabei, daß die beiden Kom ponenten "Ventil" und "Düse" räumlich getrennt sind und sich nicht gegenseitig in ihrer Funktion beeinflussen, obwohl die Absperrung der Flüssigkeit in unmittelbarer Nähe der Düse (8) erfolgt. Dadurch ergibt sich ein we sentlich größerer Freiraum für die konstruktive Ge staltung der "Düse". Es wird möglich, die Düse (8) so zu gestalten, daß die resultierende Sprühverteilung weitestgehend der prozeßtechnisch geforderten Sprühver teilung entspricht.The precisely defined spatial distribution is achieved solely by the design of the nozzle component of the device according to the invention. The decisive advantage of the device is that the two components "valve" and "nozzle" are spatially separated and do not affect each other in their function, although the liquid is shut off in the immediate vicinity of the nozzle ( 8 ). This results in a considerably larger free space for the constructive design of the "nozzle". It becomes possible to design the nozzle ( 8 ) so that the resulting spray distribution largely corresponds to the spray distribution required by the process.

Die Sprühverteilung ist im Fall der geplanten Anwendung als Sprühverdampfungswärmetauscher für Raumfahrzeuge besonders wichtig. Sie muß an den Temperaturverlauf auf der Oberfläche des Wärmetauschers, der sich aus den örtlichen Wärmeübergangskoeffizienten ergibt, angepaßt werden, um die Größe und damit das Gewicht des Wärme tauschers zu minimieren.The spray distribution is in the case of the planned application as a spray evaporation heat exchanger for space vehicles particularly important. It must depend on the temperature profile the surface of the heat exchanger, which results from the local heat transfer coefficient results, adjusted to the size and therefore the weight of the heat to minimize exchangers.

Claims

1. Device for regulating the intensity of a liquid flow, in particular a medium to be evaporated in a system for dissipating waste heat in spacecraft, consisting of a nozzle housing, the nozzle mouth of which can be shut off by a closing element, characterized in that the closing element ( 6 ) is rod-shaped is formed and provided with a passage opening ( 9 ), the cross-sectional area of which essentially corresponds to a cross-sectional area of an outflow channel of the nozzle ( 8 ), the closing body ( 6 ) is adjustable transversely to the outflow direction of the medium to be evaporated and either the outflow channel of the nozzle ( 8 ) essentially completely blocking or a position that completely releases the outflow channel from the closing body ( 6 ), that the closing body ( 6 ) can be actuated via an elastically deformable actuating element that is actuated by the hydrostatic pressure of the liquid it can be acted upon, which can be introduced into an inner space of the actuating element and that the closing body ( 6 ) is held on an annular tube segment ( 5 ) forming the actuating element, which is connected to the cavity ( 2 ) of the nozzle housing ( 1 ) and one partially surrounds the inner wall ( 3 ) of the nozzle housing ( 1 ) and the closing body ( 6 ) is designed as a flat element which can be moved in a recess ( 7 ) running perpendicular to the nozzle ( 2 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that the closing body ( 6 ) between a hollow space ( 2 ) of the nozzle ( 8 ) and an outflow opening of the nozzle is arranged.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the ring tube segment ( 5 ) is designed as a Bourdon tube.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that a conventional valve for guiding the flowing medium is arranged in the flow direction in front of the nozzle ( 8 ).

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that an electromagnet is provided for adjusting the closing body ( 6 ).

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that a membrane is provided for adjusting the closing body ( 6 ).

7. Device according to one of claims 1 to 6, there characterized in that the outflow channel of the Nozzle with a convergent wall profile hen is.

8. Device according to one of claims 1 to 7, there characterized in that along the outflow a helical insert is seen.

9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that a hydrodynamic seal is provided for sealing the closing body ( 6 ) relative to the nozzle housing ( 1 ).

10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the closing body ( 6 ) is provided with a control to enable a pulsed outflow operation.