DE1257744B - Mixing chamber - Google Patents
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Description
Mischkammer Die Erfindung betrifft eine Mischkammer zum Mischen verhältnismäßig heißer und kalter Flüssigkeiten.Mixing Chamber The invention relates to a mixing chamber for mixing proportionally hot and cold liquids.
Ein besonderes Anwendungsgebiet der Erfindung sind Dampferzeuger, z. B. solche mit Umwälzung, bei denen oftmals eine Vermischuno, von heißen und kalten Flüssigkeiten erforderlich ist.A particular field of application of the invention are steam generators, z. B. those with upheaval, where there is often a mixture of hot and cold Fluids is required.
Aus der britischen Patentschrift 731815 ist es bekannt, eine Mischkammer zu verwenden, der zwei Flüssigkeiten verschiedener Temperatur über je eine Speiseleitung zugeführt werden und von der das Gemisch über eine Leitung abgeführt wird. Die Anordnung der Speiseleitungen zueinander ist so getroffen, daß die beiden gleichzeitig zuströmenden Flüssigkeiten aufeinandertreffen und sich vermischen. Insbesondere werden bei dieser Anordnung die Flüssigkeitsströme in Form von' Düsenstrahlen im Gegenstrom zueinander geführt.From British patent specification 731815 it is known to use a mixing chamber to which two liquids of different temperatures are each fed via a feed line and from which the mixture is discharged via a line. The arrangement of the feed lines to one another is such that the two liquids flowing in at the same time meet and mix. In particular, with this arrangement, the liquid flows are guided in the form of jet jets in countercurrent to one another.
Bei dieser bekannten Anordnung ergibt sich jedoch der Nachteil, daß keine Vorsorge gegen thermische Spannungen der Mischkammer getroffen ist, wenn Flüssigkeiten extrem verschiedener Temperatur gemischt werden.In this known arrangement, however, there is the disadvantage that no provision is made against thermal stresses in the mixing chamber when liquids extremely different temperature can be mixed.
Die Erfindung hat die Aufgabe, diesen Nachteil der bekannten Ausführung zu vermeiden. Dies geschieht dadurch, daß die Mischkammer kugelförmig ist und die beiden Speiseleitungen an einander gegenüberliegenden Stellen in sie eintreten, daß Ablenkglieder an der Mündung der Speiseleitung für die eine Flüssigkeit so angebracht sind, daß diese Flüssigkeit zu einer becherförmigen Strömung innerhalb der Kammer umgelenkt wird, und daß Zuführungsglieder an der anderen Speiseleitung angebracht sind, die den Strom der anderen Flüssigkeit vom Innern der aus der einen Flüssigkeit gebildeten becherförmigen Strömung nach außen leiten.The invention has the task of solving this disadvantage of the known design to avoid. This happens because the mixing chamber is spherical and the both feed lines enter it at opposite points, that baffles are attached to the mouth of the feed line for the one liquid are that this liquid leads to a cup-shaped flow within the chamber is deflected, and that feed members attached to the other feed line are that the flow of the other liquid from the inside of the one liquid guide formed cup-shaped flow to the outside.
Der besondere Vorteil der Anordnung besteht darin, daß auf diese Weise das direkte Auftreffen einer der Strömungen auf die Wände des Mischkessels verhindert wird. Durch die besondere Ausbildung der Strömung in dem Mischkessel steht nur das Gemisch mittlerer Temperatur mit seinen Wänden in Berührung, und lokale Temperaturschwankungen mit entsprechenden thermischen Spannungen treten nicht auf.The particular advantage of the arrangement is that in this way prevents the direct impact of one of the currents on the walls of the mixing vessel will. Due to the special design of the flow in the mixing tank, there is only that Medium temperature mixture in contact with its walls, and local temperature fluctuations with corresponding thermal stresses do not occur.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen erläutert. Die F i g. 1 gibt einen Schnitt durch eine Mischkammer wieder; die F i g. 2, 3, 4 und 5 zeigen verschiedene Schnitte der in F i g. 1 dargestellten Mischkammer, und zwar entlang den Schnittlinien 2-2, 3-3, 4-4 und 5-5; die F i g. 6 zeigt einen Schnitt durch eine andere Form einer Mischkammer; die F i g. 7 zeigt einen Schnitt der in F i g. 6 dargestellten Mischkammer entlang der Schnittlinie 7-7; die F i g. 8 zeigt einen Teilschnitt einer weiteren Form einer Mischkammer; die F i g. 9 zeigt einen Schnitt der in F i g. 8 dargestellten Mischkammer entlang der Linie 9-9. The invention is explained with reference to the drawings. The F i g. 1 shows a section through a mixing chamber; the F i g. 2, 3, 4 and 5 show different sections of the in FIG. 1 shown mixing chamber, along the section lines 2-2, 3-3, 4-4 and 5-5; the F i g. Figure 6 shows a section through another form of mixing chamber; the F i g. 7 shows a section of the FIG. 6 shown mixing chamber along the section line 7-7; the F i g. Figure 8 shows a partial section of another form of mixing chamber; the F i g. 9 shows a section of the FIG. 8 along the line 9-9 shown mixing chamber.
F i g. 1 zeigt eine kugelförmige Mischkammer 11. Eine erste Speiseleitung 12 und eine zweite Speiseleitun- 13 sind um 160' gegeneinander versetzt mit der Kammer verbunden. Die Speiseleitung 12 ist wiederum mit einer kleineren kugelförmigen Kammer 14 verbunden, an welche ein Satz Speiseleitungen 15 a, 15 b, 15 c und 15 d angeschlossen ist (s. F i g. 2). Eine Flüssigkeit, z. B. mit einer Temperatur Tj, wird der Kammer 14 über die Speiseleitungen 15 a . . . 15 d unter Druck zugeführt und von dieser Kammer 14 in Form eines einzigen Flüssigkeitsstromes abgeführt und der Kammer 11 durch die Speiseleitung 12 zugeleitet.F i g. 1 shows a spherical mixing chamber 11. A first feed line 12 and a second feed line 13 are connected to the chamber offset by 160 'with respect to one another. The feed line 12 is in turn connected to a smaller spherical chamber 14 to which a set of feed lines 15 a, 15 b, 15 c and 15 d is connected (see FIG. 2). A liquid, e.g. B. with a temperature Tj, the chamber 14 via the feed lines 15 a . . . 15 d supplied under pressure and discharged from this chamber 14 in the form of a single stream of liquid and fed to the chamber 11 through the feed line 12.
Eine Anordnung ähnlich der soeben beschriebenen ist im unteren Teil der F i g. 1 sowie in F i g. 3 dargestellt. Die Speiseleitung 13 ist auch an eine kleine kugelförmige Kammer 16 angeschlossen, in welche ein Satz aus drei Einspeiseleitungen 17a, 17b und 17 c mündet. Eine Flüssigkeit, z. B. mit einer Tempe-., wird der Kammer 16 über die Speiseleitunratur T, gen 17 a. .. 17 c unter Druck zugeführt und von dieser Kammer 16 in Form eines einzigen Flüssigkeitsstromes durch die Speiseleitung 13 abgeführt.An arrangement similar to that just described is shown in the lower part of FIG. 1 and in FIG. 3 shown. The feed line 13 is also connected to a small spherical chamber 16 into which a set of three feed lines 17a, 17b and 17 c opens. A liquid, e.g. B. with a tempe., The chamber 16 via the Speiseleitunratur T, gen 17 a. .. 17 c supplied under pressure and discharged from this chamber 16 in the form of a single liquid flow through the feed line 13.
Jede der beiden Speiseleitung ,en 12 und 13 besteht aus zwei Teilen, d. h., die Speiseleitung 12 weist ein äußeres, 18, und ein inneres Teil 19 auf. In ähnlicher Weise besitzt die Speiseleitung 13 ein äußeres, 20, sowie ein inneres Teil 21. Die äußeren Teile 18 und 20 sind an die Kammer 11 angefügt, während die inneren Teile 19 und 21 dazu dienen, die darin geführten Flüssigkeiten in die Mischkammer zu leiten. Auf diese Weise ist die Kammer selbst soweit wie möglich von den die Flüssigkeit in die Kammer führenden Einspeiseleitungen 12 und 13 wärmeisoliert.Each of the two feed lines 12 and 13 consists of two parts, i.e. That is, the feed line 12 has an outer part 18 and an inner part 19 . Similarly, the feed line 13 has an outer part 20 and an inner part 21. The outer parts 18 and 20 are attached to the chamber 11 , while the inner parts 19 and 21 serve to guide the liquids carried therein into the mixing chamber . In this way, the chamber itself is thermally insulated as far as possible from the feed lines 12 and 13 which carry the liquid into the chamber.
Die Wirkungen dieser Konstruktion in bezug auf die Dehnung und die Zusammenziehung gehen aus einer Untersuchung der Temperaturgradienten in den äußeren Teilen 18 und 20 der entsprechenden Speiseleitungen hervor. Wie ersichtlich, wird der Unterschied zwischen der Temperatur der Kammer 11 und der Temperatur z. B. der Speiseleitung 12 im wesentlichen gleichmäßig über eine Entfernung Di entlang des äußeren Teiles 18 der Einspeiseleitung 12 verteilt. Ähnlich verteilt sich auch der Unterschied zwischen der Temperatur der Kammer und derjenigen der Speiseleitung 13 über eine Entfernung D2 entlandes äußeren Teiles 20 der Speiseleitung ., 13. Wenn TM die Temperatur der Kammer 11 ist und T, die Temperatur der Speiseleitung 12 oberhalb des Teiles 18, dann kann der Temperaturgradient G, über die Entfernung Di durch die Gleichung angenähert werden.The effects of this construction on expansion and contraction are evident from an examination of the temperature gradients in the outer portions 18 and 20 of the respective feed lines. As can be seen, the difference between the temperature of the chamber 11 and the temperature e.g. B. the feed line 12 is distributed substantially uniformly over a distance Di along the outer part 18 of the feed line 12. Similarly, also the difference between the temperature of the chamber distributed and that of the feed line 13 over a distance D2 entlandes outer part 20 of the feed line., 13. If TM is the temperature of the chamber 11 and T, the temperature of the feed pipe 12 above the part 18 , then the temperature gradient G, over the distance Di can be given by the equation be approximated.
Ist T2 die Temperatur der Einspeiseleitung 13 unterhalb des Teiles 20, so kann der Temperaturgradient G, über die Entfernung D2 in der gleichen Weise durch die Gleichung angenähert werden.If T2 is the temperature of the feed line 13 below the part 20, the temperature gradient G, over the distance D2 can be calculated in the same way by the equation be approximated.
Die Temperaturgradienten G, und G2 werden mit zunehmenden Entfernungen D, und D2 herabgesetzt. Auf diese Weise sind die Enden der inneren Teile 19 und 21, die innerhalb der Kammer 11 liegen, von der Wand der Kammer 11 durch eine sich auf einer mittleren Temperatur befindliche Flüssigkeit isoliert. Die thermischen Spannungen in der Mischkammer sind daher weitgehend reduziert.The temperature gradients G 1 and G2 are reduced with increasing distances D 1 and D2. In this way, the ends of the inner parts 19 and 21 which lie within the chamber 11 are isolated from the wall of the chamber 11 by a liquid which is at a medium temperature. The thermal stresses in the mixing chamber are therefore largely reduced.
Wie in den F i g. 1 und 4 dargestellt, enthält das innere Teil 19 der Speiseleitung 12 eine Vielzahl von entlang der Peripherie des Teiles 19 mit Abstand angeordneten Flügeln oder Schaufeln 22, durch welche die in der Einspeiseleitung 12 geführte Flüssigkeit fließen muß. Jede dieser Schaufeln ist so angeordnet, daß sie der durchfließenden Flüssigkeit eine Stirnseite bietet. Somit wird die Flüssigkeit aus ihrer gerade nach unten verlaufenden Strömun-sdichtun- ab-or gelenkt, und auf Grund der speziellen Anordnung der Schaufeln wird dem Flüssigkeitsstrom eine rotierende Bewegung um eine durch die Speiseleitung 12 nach unten in die Mischkammer 11 verlaufende Achse verliehen. Wenn die Flüssigkeit, nachdem sie die Schaufeln 22 passiert hat, das innere Teil 19 verläßt, so bewirken folglich die den rotierenden, nach unten fließenden Flüssigkeitsstrom beeinflussenden Zentrifugalkräfte, daß sich dieser Strom zu einer Form ausweitet, die man mit »Flüssigkeitskugel« bezeichnen kann.As shown in Figs. 1 and 4, the inner part 19 of the feed line 12 includes a plurality of vanes or vanes 22 spaced along the periphery of the part 19 through which the liquid carried in the feed line 12 must flow. Each of these blades is arranged so that it presents an end face to the liquid flowing through. Thus, the liquid is diverted from its straight downwardly running flow-tightness, and due to the special arrangement of the blades the liquid flow is given a rotating movement about an axis running down through the feed line 12 into the mixing chamber 11. When the liquid, after having passed the blades 22, leaves the inner part 19 , the centrifugal forces influencing the rotating, downward flowing liquid flow cause this flow to expand into a shape which can be described as a "liquid sphere".
Diese kugelförmige Strömung verläuft von der Speiseleitung 12 über und um das Ende 23 des inneren Teiles 21 der Speiseleitung 13. Wie in F i g. 1 und 5 dargestellt, ist das Ende 23 völlig geschlossen mit Ausnahme einer Vielzahl von öffnungen 24. Die in der Speiseleitung 13 befindliche Flüssigkeit wird somit durch die öffnungen 24 gepreßt und bildet so eine Vielzahl von Flüssigkeitsströmen. Diese Flüssigkeitsströme sind nach außen gegen die Flüssigkeitskugel gerichtet, die unter der Wirkung der Zentrifugalkraft von der aus der Speiseleitung 12 austretenden Flüssigkeit gebildet wird. Da sich beide Flüssigkeiten unter Druck und in ständiger Bewegung befinden, werden sie miteinander vermischt, und die Mischung selbst füllt die Kammer 11 und strömt gegen ihre Wände. Eine Reihe von Speiseleitungen 25a ... 25 h> welche am unteren Teil der Kammer 11 angeschlossen sind, dienen der Abführung der Mischflüssigkeit.This spherical flow runs from the feed line 12 over and around the end 23 of the inner part 21 of the feed line 13. As in FIG. 1 and 5 , the end 23 is completely closed with the exception of a large number of openings 24. The liquid located in the feed line 13 is thus pressed through the openings 24 and thus forms a large number of liquid flows. These liquid flows are directed outwards against the liquid ball which is formed by the liquid emerging from the feed line 12 under the effect of centrifugal force. Since both liquids are under pressure and in constant motion, they are mixed together and the mixture itself fills the chamber 11 and flows against its walls. A number of feed lines 25a ... 25h> which are connected to the lower part of the chamber 11 serve to discharge the mixed liquid.
Weil die so gemischte Flüssigkeit aus der Kammer 11 herausfließt, stellt sich die Temperatur der Kammer auf einen Wert ein, welcher gleich oder fast gleich der Temperatur TM der gemischten Flüssigkeit ist. Tm liegt zwischen den Temperaturen T, und T, der gemischen Flüssigkeiten; ihr genauer Wert ist von den relativen Strömen der in den Mischbehälter fließenden Flüssigkeiten abhängig. Da dies der Fall ist, wird der Temperaturunterschied zwischen einer der Speiseleitungen 12 und 13 und der Mischkammer 11 geringer als derjenige, der sich einstellen würde, wenn die Mischkammer oder irgendein Teil derselben sich auf einer Temperatur befinden würde, die gleich derjenigen einer der Flüssigkeiten wäre. Dies bewirkt eine Herabsetzung des Temperaturgradienten, wie er 0, in der Gleichung (1) oder (2) enthalten ist, sowie eine entsprechende Reduzierung der thermischen Beanspruchung.Because the liquid thus mixed flows out of the chamber 11 , the temperature of the chamber is set to a value which is equal to or almost equal to the temperature TM of the mixed liquid . Tm lies between the temperatures T, and T, of the mixed liquids; its exact value depends on the relative flows of the liquids flowing into the mixing container. Since this is the case, the temperature difference between one of the feed lines 12 and 13 and the mixing chamber 11 becomes less than that which would arise if the mixing chamber or any part of it were at a temperature equal to that of one of the liquids . This has the effect of reducing the temperature gradient, as contained in equation (1) or (2), as well as a corresponding reduction in the thermal stress.
Weisen die Speiseleitungen 12 und 13 entlang der durch die Bezugszeichen 26 und 27 gekennzeichneten Linien einen Schnitt auf, so können sie, wie aus F i g. 1 ersichtlich, einschließlich der inneren Teile 19 und 21 für Reparaturzwecke von der Kammer 11 entfernt werden. Son-üt führt diese Ausführungsform bei gleichzeitiger Herabsetzung der Dehnungs- und Zusammenziehungswirkungen zu einem einfachen Demontageverfahren.If the feed lines 12 and 13 have a section along the lines identified by the reference numerals 26 and 27 , they can, as shown in FIG. 1 including the inner parts 19 and 21 can be removed from the chamber 11 for repair purposes. Son-üt, this embodiment leads to a simple dismantling process while at the same time reducing the expansion and contraction effects.
Der in F i g. 1 dargestellte Mischbehälter kann mit einer verhältnismäßig kalten Flüssigkeit über die Speiseleitung 12 und mit einer verhältnismäßig heißen Flüssigkeit über die Speiseleitung 13 beschickt werden. Dadurch wird von der natürlichen Tendenz Gebrauch gemacht, wonach kaltes Wasser in heißem Wasser fällt, wodurch der vorher beschriebene Mischvorgang unterstützt wird. Da jedoch beide Flüssigkeiten normalerweise der Mischkammer unter Druck zugeführt werden, ist dieser Faktor sehr gering, und die Kammer kann ebensogut die Durchmischung von verhältnismäßig heißer, durch die Speiseleitung 12 zugeführter Flüssigkeit und von verhältnismäßig kalter, durch die Speiseleitung 13 zugeführter Flüssigkeit bewirken.The in F i g. 1 can be charged with a relatively cold liquid via the feed line 12 and with a relatively hot liquid via the feed line 13 . This makes use of the natural tendency that cold water falls into hot water, which aids the mixing process described above. However, since both liquids are normally fed to the mixing chamber under pressure, this factor is very small, and the chamber can just as well cause the mixing of comparatively hot liquid fed through the feed line 12 and of comparatively cold liquid fed through the feed line 13.
In F i g. 6 ist eine der der F i g. 1 ähnlichen Mischkammer dargestellt, wobei entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Wie in den F i g. 6 und 7 dargestellt, weist das innere Teil 19 der Speiseleitung 12 einen becherförmigen Flansch 28 auf. Dieser Flansch leitet die hindurchfließende Flüssigkeit um das perforierte Ende 23 des inneren Teiles 21 der Speiseleitung 13 herum und dient somit der Erzeugung einer Flüssigkeitskugel. Die von den Speiseleitungen 12 und 13 kommenden Flüssigkeiten werden innerhalb des Flansches 28 gemischt, und die Mischung fließt, nachdem sie ihre Strömungsrichtung um 180, geändert hat, wie durch die Pfeile angedeutet ist, an die Außenwände der Mischkammer 11 sowie an die Ableitungen 25 a ... 25 h (s. auch F i g. 5). Einer der Vorteile dieser Anordnung besteht darin, daß die Mischung selbst innerhalb des Flanschgliedes stattfindet, wobei sichergestellt ist, daß nur gemischte Flüssigkeit nach außen an die Wände der Mischkammer gelangt. Auf den Vorteil der leichten Demontage ist jedoch bei dieser Ausführungsart bis zu einem gewissen Grade verzichtet, da das Flanschglied 28 nicht vom Inneren der Kammer 11 entfernt werden kann, ohne die Kammer selbst auseinanderzuschneiden. Dem Mischbehälter nach F i g. 1 können verhältnismäßig heiße oder kalte Flüssigkeiten jeder der Speiseleitungen 12 und 13 zugeführt werden.In Fig. 6 is one of the FIGS. 1 similar mixing chamber shown, wherein corresponding parts are provided with the same reference numerals. As shown in Figs. 6 and 7 , the inner part 19 of the feed line 12 has a cup-shaped flange 28 . This flange guides the liquid flowing through it around the perforated end 23 of the inner part 21 of the feed line 13 and thus serves to generate a ball of liquid. The liquids coming from the feed lines 12 and 13 are mixed within the flange 28 , and the mixture flows, after it has changed its flow direction by 180 , as indicated by the arrows, to the outer walls of the mixing chamber 11 and to the discharge lines 25 a ... 25 h (see also Fig. 5). One of the advantages of this arrangement is that the mixing itself takes place within the flange member, ensuring that only mixed liquid passes outside the walls of the mixing chamber. In this embodiment, however, the advantage of easy disassembly is dispensed with to a certain extent, since the flange member 28 cannot be removed from the interior of the chamber 11 without cutting the chamber apart itself. The mixing container according to FIG . 1 , relatively hot or cold liquids can be supplied to each of the feed lines 12 and 13.
Um das Mischen der beiden Flüssigkeiten innerhalb der in F i g. 6 dargestellten Kammer zu unterstützen sowie um die Strömung der gemischten Flüssigkeiten zu erleichtern, kann an dem Flanschglied 28 eine Anzahl Flügel oder Schaufeln 29 ausgebildet sein, wie in den F i g. 8 und 9 dargestellt. Diese Schaufeln erstrecken sich von dem Flanschglied 28 aus nach innen zu einem Ring 30, welcher das innere Teil 21 der Speiseleitung 13 umgibt.In order to ensure the mixing of the two liquids within the limits shown in FIG. 6 and to facilitate the flow of the mixed liquids, a number of vanes or vanes 29 can be formed on the flange member 28 , as shown in FIGS. 8 and 9 shown. These blades extend inwardly from the flange member 28 to a ring 30 which surrounds the inner part 21 of the feed line 13 .
Wie in F i g. 9 dargestellt, bietet jede der Schaufeln hindurchfließende gemischte Flüssigkeit, wodurch der Flüssigkeit eine rotierende Bewegung um eine durch die eine geneigte Fläche der Mitte des inneren Teiles 21 verlaufende Achse verliehen wird. Sobald die gemischte Flüssigkeit aus dem Flanschglied 28 herausfließt, bewirken die auf sie einwirkenden Zentrifugalkräfte, daß die Flüssigkeit gegen die Wände der Kammer 11 geschleudert wird, um die Strömungsrichtungsänderung in Richtung der Abführungsleitungen der Kammer zu unterstützen.As in Fig. 9, j provides ny of the blades flowing therethrough mixed liquid, whereby the liquid has a rotating movement about a through imparted 21 extending axis, an inclined surface of the center of the inner member. As soon as the mixed liquid flows out of the flange member 28 , the centrifugal forces acting on it cause the liquid to be thrown against the walls of the chamber 11 in order to assist the change in flow direction in the direction of the discharge lines of the chamber.
Der in den F i g. 8 und 9 dargestellte Ring 30 dient zur Verstärkung der Schaufeln 29, zur genauen Ausrichtung der Schaufeln auf das innere Teil 21 und schützt dieses innere Teil gegen Vibration. Ein derartiger Ring ist vorteilhaft, weil die Schaufeln, allein und unverstärkt durch den Ring, nicht in der Lage wären, die Eigenschwingungen oder Erschütterungen, also die Vibration des inneren Teiles 21, wirksam zu verhindern.The in the F i g. Ring 30 shown in FIGS. 8 and 9 serves to reinforce the blades 29, for the precise alignment of the blades on the inner part 21 and protects this inner part against vibration. Such a ring is advantageous because the blades, alone and not reinforced by the ring, would not be able to effectively prevent the natural vibrations or shocks, that is to say the vibration of the inner part 21.
Claims (2)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US1257744XA | 1961-05-23 | 1961-05-23 |
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DE (1) | DE1257744B (en) |
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