DE1112025B - Device for maintaining the composition of a mixture of air and combustible gas constant - Google Patents
Device for maintaining the composition of a mixture of air and combustible gas constantInfo
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Description
Vorrichtung zum Konstanthalten der Zusammensetzung einer Mischung von Luft und brennbarem Gas Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Konstanthalten der Zusammensetzung einer Mischung von Luft und brennbarem Gas in einem Verteilungsleitungssystem, bei welcher eine der Mischungskomponenten in einen sich verengenden Stutzen eingeführt wird, an dessen verjüngtem Ende die andere Mischungskomponete zugeführt wird, worauf die beiden Komponenten einen sich erweiternden Stutzen durchströmen. Device for keeping the composition of a mixture constant of air and combustible gas The invention relates to a device for keeping constant the composition of a mixture of air and combustible gas in a distribution pipeline system, in which one of the mixture components is introduced into a narrowing nozzle is, at whose tapered end the other mixture component is fed, whereupon the two components flow through a widening nozzle.
Es sind bereits Vorrichtungen dieser Art bekannt, welche dazu dienen, die Zusammensetzung einer Mischung von Luft und brennbaren Gasen nahe der Eintrittsstelle eines Gasbrenners oder einer Reihe von solchen zu regeln, bei welchen das unter dem höheren Druck stehende gasförmige Medium, im allgemeinen das Gas, das andere gasförmige Medium in dem verjüngten Teil eines zunächst sich verengend und dann sich erweiternd ausgebildeten Stutzens mitnimmt, in welchen dieses zweite Medium rechtwinklig zur Strömungsrichtung des ersten Mediums eintritt. Devices of this type are already known which are used to the composition of a mixture of air and combustible gases near the point of entry of a gas burner or a series of such, in which the under the higher pressure gaseous medium, generally the gas, the other gaseous medium in the tapered part of a first and then narrowing widening formed nozzle takes with it, in which this second medium occurs at right angles to the direction of flow of the first medium.
In diesem Fall wird die kinetische Energie des ersten Mediums dem anderen mitgeteilt, und es erfolgt, vom Anfang des sich verengenden Teils beginnend, eine Mischung der beiden Medien. Diese Vorrichtungen besitzen den Nachteil, daß sie es nicht ermöglichen, im Falle erheblicher Schwankungen des Verbrauchs ein konstantes Verhältnis zwischen der Luft und dem brennbaren Gas in der Mischung aufrechtzuerhalten.In this case the kinetic energy of the first medium becomes the communicated to others, and it is done, starting from the beginning of the narrowing part, a mixture of the two media. These devices have the disadvantage that they do not allow a constant in the event of significant fluctuations in consumption Maintain the relationship between the air and the combustible gas in the mixture.
Es ist ferner versucht worden, eine Mischung von an der Eintrittsstelle eines Brenners oder einer Serie von solchen konstanter Zusammensetzung dadurch zu erzielen, daß die Regelungsorgane für die zugeführten Mengen an jeder der Mischungskomponenten in Abhängigkeit von dem Gesamtverbrauch an Mischung arbeiten. Die Steuerung der Einzelregelungsorgane in Abhängigkeit von dem Verbrauch erfolgte z. B. durch den Druck der Mischung derart, daß, sobald dieser Druck als Folge des Einschaltens einer größeren Zahl von Brennern oder verstärkte Entnahme durch die Brenner absinkende Tendenz hat, die Regelungsorgane weiter geöffnet werden. Attempts have also been made to mix at the point of entry a burner or a series of such constant composition thereby achieve that the regulating organs for the supplied amounts of each of the mixture components work on the mixture depending on the total consumption. Controlling the Individual regulating organs depending on the consumption took place z. B. by the Pressure of the mixture such that, as soon as this pressure as a result of switching on a larger number of burners or increased extraction due to the burner sinking There is a tendency for the regulatory organs to be opened further.
Allen diesen bekannten Vorrichtungen ist jedoch der Nachteil gemeinsam, daß die Zusammensetzung der Mischung in Abhängigkeit von dem Gegendruck an der Austrittsseite der Brenner schwankt. However, all these known devices have the disadvantage in common that the composition of the mixture as a function of the counter pressure on the outlet side the burner sways.
Gegenstand der Erfindung ist eine Mischapparatur, welche es ermöglicht, die Zusammensetzung einer Mischung aus Brenngas und Luft, die eine Verteilerleitung durchströmt, unabhängig von dem Druck in dieser Leitung stromaufwärts der an sie angeschlossenen Beheizungsvorrichtung oder dem Gegendruck am Austritt aus diesen konstant zu erhalten. The invention relates to a mixing apparatus which makes it possible the composition of a mixture of fuel gas and air making up a manifold flows through, regardless of the pressure in this line upstream of it connected heating device or the counter pressure at the outlet from these constant.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der sich verengende Stutzen durch einen dazu koaxialen, zylindrischen Ansatz verlängert ist, der von einem zweiten zu ihm praktisch koaxialen angeordneten, schwach konisch ausgebildeten Kanal umgeben ist, durch den die zweite Mischungskomponente parallel zu der ersten in den sich erweiternden Stutzen mit der gleichen Geschwindigkeit wie die erste eingeleitet wird und der sich erweiternde Stutzen so ausgebildet ist, daß die Umsetzung der Geschwindigkeit der beiden Mischungskomponenten in Druck ohne Turbulenz nach dem Strömungsgesetz von B e r no u i 11 i erfolgt, sowie der zweite Kanal aus einer den sich verengenden Stutzen umgebenden Kammer gespeist wird, in welcher durch einen an einer an den sich erweiternden Stutzen anschließenden Mischkammer angeschlossenen Druckregler die zweite Mischungskomponente unter dem gleichen Druck, wie dem welcher in der Mischkammer herrscht, gehalten wird. The device according to the invention is characterized in that the narrowing nozzle is extended by a cylindrical extension that is coaxial with it is, that of a second arranged practically coaxial to it, weakly conical formed channel is surrounded, through which the second mixture component parallel to the first in the widening nozzle at the same speed how the first is initiated and the widening nozzle is designed so that the implementation of the speed of the two mixture components in pressure without Turbulence takes place according to the flow law of B e r no u i 11 i, as well as the second Channel is fed from a chamber surrounding the narrowing nozzle, in which by a mixing chamber adjoining one of the widening nozzle connected pressure regulator the second mixture component under the same pressure, like the one that prevails in the mixing chamber.
Dadurch, daß die beiden Medien an der Stelle, an welcher sie in Kontakt miteinander kommen, in koaxialen Schichten mit der gleichen Geschwindigkeit strömen und in den sich erweiternden Stutzen ohne Turbulenz einströmen, wird jede Übertragung von kinetischer Energie von der einen auf die andere Komponente ausgeschlossen, und ihre Mischung erfolgt praktisch erst nach dem Austritt aus dem sich erweiternden Stutzen. This means that the two media are at the point where they come into contact come together, flow in coaxial layers at the same speed and in the widening nozzle without Flow in turbulence, is any transfer of kinetic energy from one component to the other excluded, and their mixing occurs practically only after leaving the widening neck.
Das Strömen der zweiten Mischungskomponente in dem schwach konisch ausgebildeten koaxialen Kanal wird durch den Unterschied zwischen dem Druck in der den sich verengenden Stutzen umgebenen Kammer und dem um den Austritt aus dem koaxialen Rohransatz herrschenden Druck, der kleiner ist als der am Austritt des sich erweiternden Stutzens herrschende, bewirkt. The flow of the second mixture component in the slightly conical formed coaxial channel is determined by the difference between the pressure in the the narrowing nozzle and the chamber surrounding the outlet from the coaxial The pressure prevailing in the pipe attachment is lower than that at the outlet of the expanding Stutzens ruling, causes.
Es ist also leicht möglich, den Querschnitt, der um den Austritt des ersten koaxialen Rohransatzes herum vorhanden sein muß, so zu bemessen, daß die beiden in in einem vorbestimmten Verhältnis zu mischenden Medien in der Ebene dieser Austrittsstelle gleiche Geschwindigkeit besitzen. It is therefore easily possible to adjust the cross-section around the outlet of the first coaxial pipe socket must be available around, to be dimensioned so that the two media to be mixed in a predetermined ratio in the plane this exit point have the same speed.
Wie die Erfahrungen gezeigt haben, bleibt, wenn der Druck in die Kammer, die den sich verengenden Stutzen umgibt, gleich dem in der Mischkammer ist, die Zusammensetzung der Mischung auch dann konstant, wenn der Druck in dieser Mischkammer sehr starken Anderungen unterliegt, z. B. bis auf ein Achtel des normalen Verteilungsdruckes zurückgeht. As experience has shown, when the pressure in the Chamber surrounding the narrowing nozzle, same as that in the mixing chamber, the composition of the mixture remains constant even when the pressure in this mixing chamber subject to very strong changes, e.g. B. up to one eighth of the normal distribution pressure going back.
Um das gewünschte konstante Mischungsverhältnis zwischen Luft und Gas zu erhalten, genügt es, da die Strömungsgeschwindigkeit der Luft und des Gases am Austritt der beiden koaxialen, von den Gasen durchströmten Leitungen gleich sind, die Durchtrittsquerschnitte dieser Austrittsstellen entsprechend zu wählen. To achieve the desired constant mixing ratio between air and To get gas, it is enough because the flow velocity of the air and the gas are the same at the outlet of the two coaxial lines through which the gases flow, to choose the passage cross-sections of these exit points accordingly.
Beim Zusammenbau der Vorrichtung können kleine Ungenauigkeiten, die gegebenenfalls hinsichtlich der Zusammensetzung der Mischung festgestellt werden, ausgeglichen werden, indem der schwach konische, koaxiale Ansatz, welcher den sich verengenden Stutzen verlängert, in den koaxialen zylindrischen Kanal hinein in koaxialer Richtung verschoben wird. Auf diese Weise kann der Durchtrittsquerschnitt für das gasförmige Medium, welches außerhalb des anderen Mediums fließt, an der Eintrittsstelle des sich erweiternden Stutzens so eingestellt werden, daß sich das gewünschte Mischungsverhältnis ergibt. When assembling the device, small inaccuracies if necessary, be determined with regard to the composition of the mixture, be compensated by the weakly conical, coaxial approach, which the narrowing stub extended, into the coaxial cylindrical channel into coaxial Direction is shifted. In this way, the passage cross-section for the gaseous medium, which flows outside the other medium, at the entry point of the widening nozzle can be adjusted so that the desired mixing ratio is achieved results.
Eine solche axiale Verschiebung kann auch während des Betriebes erfolgen, um das ursprünglich gewählte Mischungsverhältnis innerhalb gewisser Bereiche zu verändern. Such an axial displacement can also take place during operation, to the originally selected mixing ratio within certain ranges change.
Gemäß einem besonderen, zusätzlichen Merkmal der Erfindung ist die Leitung, über welche der Druckregler mit der Mischkammer verbunden ist, an die Zuführungsleitung für die Luft über eine eine Drosselstelle aufweisende Leitung angeschlossen. According to a particular, additional feature of the invention is that Line, via which the pressure regulator is connected to the mixing chamber, to the supply line for the air connected via a line having a throttle point.
Hierdurch wird vermieden, daß die Kammer des unter dem Einfluß des Drucks in der Mischkammer stehenden Druckreglers sich mit einer explosiven Mischung anfüllt. This avoids that the chamber of the under the influence of The pressure regulator in the mixing chamber deals with an explosive mixture fills.
Diese Anordnung kann auch benutzt werden, um durch Anreicherung der Mischung das Entzünden der Gase zu erleichtern, indem in dem Teil des Verbindungsrohres zwischen der Mischkammer und dem Druckregler zwischen dieser Kammer und der Stelle an der sich die Drosselstelle in dem Rohr befindet, ein Absperrschieber angeordnet wird. This arrangement can also be used to enrich the Mixture to facilitate the ignition of the gases by putting in the part of the connecting pipe between the mixing chamber and the pressure regulator between this chamber and the site at which the throttle point is located in the pipe, a gate valve is arranged will.
In der Zeichnung sind, lediglich als Beispiele, drei Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. In the drawing, three embodiments are shown as examples only shown the device according to the invention.
Fig. 1 zeigt schematisch, teilweise im Schnitt, eine erste Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung; Fig. 2 und 3 sind dem Schnitt gemäß Fig. 1 entsprechende Schnitte von zwei Ausführungsformen der neuen Vorrichtung. Fig. 1 shows schematically, partially in section, a first embodiment the device according to the invention; FIGS. 2 and 3 are the section according to FIG. 1 corresponding sections of two embodiments of the new device.
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen. Like elements are with the same in the different figures Provided with reference numerals.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung weist eine Leitung 2 zur Zuführung einer der Komponenten einer Mischung von Luft und brennbarem Gas auf. The device shown in Fig. 1 has a line 2 for supply one of the components of a mixture of air and combustible gas.
In der folgenden Einzelbeschreibung ist davon ausgegangen, daß diese Komponente Luft und die andere. durch eine Leitung 3 zugeführt, das brennbare Gas ist. Die Leitung 2 wird von einer Muffe4 umfaßt, welche den sich verengenden Stutzen 5 trägt. Dieser ist so gestaltet, daß die Luft ihn in zueinander parallelen Strömungsfäden durchfließt. Mit anderen Worten strömt die Luft durch den Stutzen nach dem Strömungsgesetz von B e r n 0 u i 11 i hindurch.In the following detailed description it is assumed that these Component air and the other. fed through a line 3, the combustible gas is. The line 2 is encompassed by a sleeve 4, which the narrowing nozzle 5 carries. This is designed in such a way that the air flows in parallel to each other flows through. In other words, the air flows through the nozzle according to the law of flow from B e r n 0 u i 11 i through.
An seinem Ende ist der Stutzen 5 durch einen kurzen koaxialen zylindrischen Rohrabschnitt 6 verlängert, der von einem zweiten dazu koaxialen Kanal 7 umgeben wird. Dieser steht in Verbindung mit einer Kammer 8, der über die Leitung 3 Gas zugeführt wird, und ist schwach konisch ausgebildet. At its end, the nozzle 5 is formed by a short coaxial cylindrical Pipe section 6 extended, which is surrounded by a second channel 7 coaxial thereto will. This is in communication with a chamber 8, the gas via line 3 is fed, and is slightly conical.
Er mündet im wesentlichen in der Ebene der Austrittsöffnung des zylindrischen Rohransatzes 6 am Anfang eines sich erweiternden Stutzens 9, der ebenfalls so ausgebildet ist, daß das ihn durchströmende Gas nach dem Gesetz von B ernouilli fließt.It opens essentially in the plane of the outlet opening of the cylindrical Pipe socket 6 at the beginning of a widening nozzle 9, which is also designed in this way is that the gas flowing through it flows according to the law of B ernouilli.
Der sich erweiternde Stutzen 9 mündet in eine Kammer 10, die über eine Leitung 12 mit einem Druckreglerll in Verbindung steht. Dieser Druckregler steuert ein Druckreduzierventil 13 in der Leitung 3, so daß der Gasdruck in der Kammer 8 gleich dem in der Kammer 10 ist. Der Durchtrittsquerschnitt des Gases um die Austrittsöffnung des Rohransatzes 6 herum ist so bemessen, daß das Gas ihn mit der gleichen Geschwindigkeit durchströmt wie die aus dem Rohransatz 6 selbst austretende Luft. Da die Luft und das Gas in zueinander parallelen Strömungsfäden mit der gleichen Geschwindigkeit in Kontakt miteinander gelangen und anschließend den sich erweiternden Stutzen 9 durchströmen, mischen sie sich praktisch vor ihrem Austritt aus diesem Stutzen nicht. The widening nozzle 9 opens into a chamber 10, which over a line 12 is in communication with a pressure regulator. This pressure regulator controls a pressure reducing valve 13 in line 3, so that the gas pressure in the Chamber 8 is the same as that in chamber 10. The passage cross section of the gas around the outlet opening of the pipe socket 6 around is dimensioned so that the gas with him flows through the same speed as that exiting from the pipe socket 6 itself Air. Because the air and the gas in mutually parallel flow threads with the same Speed come into contact with each other and then the expanding Flow through nozzle 9, they mix practically before their exit from this Don't trim.
Ihre Mischung erfolgt vielmehr erst in der Kammer 10, so daß der in dieser aufgebaute Druck der ist, der als Folge der Wirkung des Druckreglers 11 und des Druckreduzierventils 13 in der Kammer 8 herrscht.Rather, they are mixed only in the chamber 10, so that the in this built-up pressure is that which as a result of the action of the pressure regulator 11 and of the pressure reducing valve 13 in the chamber 8 prevails.
Die Muffe 4, der sich verengende Stutzen 5 und dessen dazu koaxialer Rohransatz 6 sind in axialer Richtung verstellbar, so daß hierdurch genau der Durchgangsquerschnitt des Gases so eingestellt werden kann, daß sich das vorgeschriebene Verhältnis von Luft zu Gas in der Mischung ergibt. Die Festlegung der Muffe 4 in der eingestellten Stellung erfolgt z. B. mittels Langlöcher 15 der Leitung 2 durchdringender Schrauben 14. The sleeve 4, the narrowing nozzle 5 and its coaxial thereto Pipe socket 6 are adjustable in the axial direction, so that hereby exactly the passage cross-section of the gas can be adjusted so that the prescribed ratio of Gives air to gas in the mixture. The definition of the sleeve 4 in the set Position takes place z. B. by means of elongated holes 15 of the line 2 penetrating screws 14th
Die Leitung 12 ist an die Luftzutrittsleitung 2 über ein Rohr 16 angeschlossen, das eine z. B. durch ein Nadelventil regelbare Drosselstelle 17 aufweist. The line 12 is connected to the air inlet line 2 via a pipe 16 connected, the one z. B. has a throttle point 17 which can be regulated by a needle valve.
Durch diese Drosselstelle strömt eine geringe Menge an Luft nach der Mischkammer 10. Diese Luft spült die Leitung 12 in ausreichender Masse, um zu verhindern, daß sich in der Kammer des Druckreglers 11 oberhalb der Membran 18 eine explosive Mischung bildet. Unter der Voraussetzung, daß der Luftverlust über die Leitung 12 vernachlässigt werden kann, kann leicht stromabwärts der Drosselstelle 17 ein Druck erhalten werden, der gleich dem Druck in der Mischkammer 10 ist. Wenn die Verbindung zwischen der Leitung 2 über die Drosselstelle 17 nicht bestehen würde, würde ein Absenken der Membran 18 im oberen Teil des Druckreglers 11 einen Zufluß der die Leitung 12 füllenden Mischung hervorrufen. Diese Leitung steht aber mit der Mischkammer 10 in Verbindung, die eine Luft-Brenngas-Mischung enthält.A small amount of air flows through this throttle point to the Mixing chamber 10. This air flushes the line 12 to a sufficient extent to prevent that in the chamber of the pressure regulator 11 above the membrane 18 an explosive Mixture forms. Provided that the air loss above the line 12 can be neglected, can easily be downstream of the throttle point 17 a pressure can be obtained which is equal to the pressure in the mixing chamber 10. if the connection between line 2 via throttle point 17 would not exist, A lowering of the membrane 18 in the upper part of the pressure regulator 11 would create an inflow of the mixture filling the line 12. However, this line stands with the mixing chamber 10 in connection, which contains an air-fuel gas mixture.
Um zu verhindern, daß diese explosive Mischung sich im Regler 11 sammelt, werden die Leitungen 16 und 12 von links nach rechts von einer geringen Menge Luft durchströmt, die durch die Drosselstelle eingeregelt wird. Da das in der Leitung 12 vorhandene Luftvolumen größer als das in der oberen Kammer des Reglers 11 vorhandene ist, tritt bei einem Absenken der Membran 18 nur in der Leitung 12 vorhandene Luft in die Kammer ein. Hebt sich die Membran an, wird das in einen Teil der Leitung 12 eingedrungene Explosivgemisch wieder aus der Leitung ausgestoßen.To prevent this explosive mixture from collecting in regulator 11, the lines 16 and 12 become a small amount of air from left to right flows through, which is regulated by the throttle point. Since that's on the line 12 available air volume greater than that in the upper chamber of the controller 11 is, occurs when the membrane 18 is lowered only in the line 12 air into the chamber. When the membrane rises, it becomes part of the line 12 penetrated explosive mixture expelled again from the line.
Nimmt die Membran 18 nicht sofort ihre normale Gleichgewichtsstellung ein, wird die in die Leitung 12 eingedrungene Gas-Luft-Mischung durch den in die Leitung eingeführten Frischluftstrom ausgespült. If the diaphragm 18 does not immediately assume its normal equilibrium position a, the gas-air mixture that has penetrated into the line 12 is passed through the into the Line introduced fresh air flow flushed out.
Auch in der Leitung 12 ist ein Absperrschieber 19 vorgesehen. Wenn dieser geschlossen wird, so ist der sich in dem Druckregler 11 aufbauende Druck der gleiche wie der in der Luftleitung 2 herrschende, und es kann demzufolge der Druck in der Kammer 8 gesteigert werden, wodurch die Mischung an Gas angereichert und damit ihre Zündung erleichtert wird. A gate valve 19 is also provided in the line 12. if If this is closed, then the pressure building up in the pressure regulator 11 is the same as that prevailing in the air line 2, and it can therefore be the Pressure in the chamber 8 can be increased, whereby the mixture is enriched in gas and so that their ignition is facilitated.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 erfolgt die axiale Verstellung der Muffe 4, des sich verengenden Stutzens 5 und des Rohransatzes 6 durch Verdrehen der ein Außengewinde aufweisenden Muffe in einem mit Innengewinde versehenen, mit der Leitung 2 verbundenen Rohransatz 20. Dieser Rohransatz ist durch einen Deckel 21 abgedeckt, der zwecks Verstellung der Muffe vorübergehend abgenommen wird. In the embodiment according to FIG. 2, the axial adjustment takes place the sleeve 4, the narrowing nozzle 5 and the pipe socket 6 by twisting the sleeve having an external thread in a sleeve provided with an internal thread the line 2 connected pipe socket 20. This pipe socket is through a cover 21 covered, which is temporarily removed for the purpose of adjusting the sleeve.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 wird die axiale Verstellung der Muffe 4 des sich verengenden Stutzens 5 und des Rohransatzes 6 durch zwei Gewindegänge auf der Muffe ermöglicht, deren einer sich in die Luftzuleitung 2 und deren anderer sich in eine mit dem sich erweiternden Stutzen 22 fest verbundene Buchse erstreckt. In the embodiment according to FIG. 3, the axial adjustment the sleeve 4 of the narrowing nozzle 5 and the pipe socket 6 by two threads allows on the sleeve, one of which is in the air supply line 2 and the other extends into a socket fixedly connected to the widening stub 22.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die vorstehend im einzelnen beschriebenen und in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern es sind demgegenüber Anderungen möglich, Of course, the invention is not limited to the above in limited individual embodiments described and shown in the figures, but changes are possible in contrast,
Claims (4)
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