-
Vorrichtung zum Mischen fließfähiger Med@@@n, Insbesondere von OaseSund/oder
Flüssigkeiten Die Stoffvereinigung durch~Mischen~und Lösen ist ein in der Technik
oft notwendiger VOrgang, bei dem meist eine in klirzester Zelt und auf kürzestem
Wege vor sigh~gehende und eine möglichst homogene Verteilung des einen Stoffes in
dem anderen Stoff oder in den anderen-Stoffen angestrebt wird. Das am meisten dabei
angewendete Mittel ist die mit Druokverlusten verbundene Turbulenz, Wie siebeispielsweise
durch den aus einer Divise ausströmenden Strahl des einen Stoffes in~den anderen
Stoff entsteht.~Bekannte Beipsiele sind Mischdüsen in Brennern, bei denen der aus
einer Düse mit hoher Geschwindigkeit ausströmende Gasstrahl in einem Ischrohr~das
zweite Gas ansaugt, wobwi eine Mischung von Brenngas und Tuft entsteht.
-
Die notwendige Turbulenz des in ein anderes Medium einzumischenden
stores kann-durch Anordnung von gelochten Netaea Blechen oder Netzen unterstützt~werden
-desgleichen ist isbesondere bei Zerstäuberdüsen die Wirkung eines sich drehenden
Strahles allgemein geläufig.
-
Bei bekannten NMischapparaten für flie?fähige Medien werden dei zu
vermischanden Medien-z.B. getrennt zugeführt~und in der~betreffendan Vorrichtung
miteinander vermischt, oder es erfolgt die eigentliche Vermischung der in Turbulenz
versetzten einzelen Medien beim Austritt aus der Vorrichtung. Es kann der Vorrichtung
aber auch eine einfach bereitete Mischung. der erst homogen zu vermischenden beiden
Medien zugeführt werden, wobei die Homogenität der ~ Mischung durch Turbulenz in
der Vorrichtung erreicht wird. Dies ist bei den Labyrinthnästen und bei den Misehkaskaden
der Fall, wobel einzelne Stufen@der Mischvorrichtung, wo Turbulenz angestrebt wird,
durch Beruhigungsräume voneinander getrennt sein können.
-
Es ist auch ein brenner bekannt, bei dem ein Kreisförmiger-Strömungsquerschnitt
durch Wände in mehrere Sektoren unterteilt ist, durch welche die. zu mischenden
Medien in Teilströmen mit diesel sektorenfömrigen Queschnitten geführt werden. diese
Trennwände k
Hauptteilräume unterteilt wird ; diese Hauptteilräume
haben alle könnan so-ausgebildet~sein dass den Teilsrömen eine Drehung (Drall) erteilt
wird, sodass dia.
aus den Sektorenrüumen am Brennerende austretenden beiden Medien- wobei jeweils
ein-sektor von demeinen Medium ausgefüllt~ist~und die beiderstetigen Sektoren das
andere Medium führen- in eine rotierende Strömung bzw. Drall vergetzt-werden.
-
Die vorliegende Erfindung~betrifft eine Mischvorrichtung für ströungsfähige
Medien, bei welcher hauptsächlich mittels eines Laitapparates, der aus in vorzugsweise
konzentrischen Räumen bzw.
-
Ringräumen angeordneten Schraubenflachen o. it in den, bonachbarten
konzemtrischen Räumen abwechselnder bzw. entgengengestetzter Gang-
richtung bestent, die Ströme der zu vermischenden Medine in Kleinere unterteilt
und diese gegeneinander io verdreht bzw miteinander so verflochten werden, dass
sich beim iutribt aus dam Leitapparatjeder Teilstrom bzw. jeder Teilquerschnitt
des einen Mediums swizumindest teilweise ziwschen zwei Teilströmen bzw. Teilquerschnitte
oder-neben einem sodcken des anderen Mediums befindet.
-
Da hinter dem Austritt aus dem Leitapparat mwegen der vergchiedenen
Drohrichtung der nach Schraubengängen gewundenen Teilstrgmtanäle einosrhöhtoi'urbulenzzi-chanJenzuvjr'nichendenedionTottritt,
erhäht, sich dadurch ler Nitchst@@@kt nach weiter.
-
T@@@lge ler angeführten verglechung ler Tsilströme werden die zu vermischenden
###### Medien in ergter @@@ie ohne Inanspruchnahme einer begenderen Purbulenz weitgehend
vorgemischt, sodess für die endgültige-guto Vermischung ### ein sehr geringer Turbulenzgrad
genügt. liei don ercindungsgemässen Mischvorrichtung ist also nur ein-verhältnismässig
sehr geringes Druckgefälle für die Vermischung ercordrlich. A. u. ch badarf es zur
Vermischung nur eines ganz kurzen Mischweges.
-
Die erfindungsgemässe. Vorrichtung besteht aus einem mantelrchr oder
Kanal, in welchem, von speziellen Ausführungen abgesehen, ein oder mallrere Rohre
koaxial oder ungefähr koaxial angeordnet sind, Wodruch~der gesamte strämungsquerschnitt
inzwei oder medhrer
gesehen vom innersten mit eventuell kreisförmigen Querschnitt, vorzugsweise einen-kreisringförmigen
Querschnitte und werdendurch radial angeordnete Trennwände oder Leitflächen, die
wenigstens annähernd in For von~Schraubenflächen ausgebildet sind, weiter unterteilt,
wobei die Schraubenflächen in den benachbarten Hautteilrämen entgegencasotztgängig
verlaufen. Die schraubenförmigen~ leitflächen können sich liber einen Teil der Lange
des Mantelrohres
(Kanales) bzv., der Hauptteilräume oder über dessen
bzw. deren gesante Länge erstrecken. Sie bruchen nur mit einer. können aber anc
auch mit beiden der beidersteitigen Begrenzungswände der Eauptteflräume enteder
üger ihre ganze Länge oder nur stellenweide mit diesen fest verbunden sein.#Auch
brauchen sie sich gegebenenfalls nur über einen Tell der radialen Hoche der Haupttellräumo.
ergtrecken. Im Zentrum der Vnrrichtung kans gegebenfalls ein n volles Kernstück
oder-eln röhrehörmiger Körper, dessen innerer Raum am Mischvorgabg nicht beteiligt
sein muss, angeordnet sein-Es ist bei dieser Vorrichtung möglich, die zu mischenden
Medien den einzelnen Hauptteilrüumen getrennt zuzuführen. In manchen Fällen wird
es sich ergeben bzw. möglich-sein, dass der Mischvorr vorrichtung. die zu vermischenden
Medien in einer zwar ungle fchmässig gen, dnch grober vormischung zugeführt werden
können. Dadurch wjrd erleichtert.
-
H ist aber auch möglich, den Beginn der Mischung ger Medien schon
innerhalb der erfindungsgemässen Vorrichtung eintreten zu lassen.
-
Dies geschieht dadurch dass die koaxialen Rohre mit durchbrochenen
Wänden ausgeführt @erden, oder dadurch, dass die koaxialen Rohre nur als kurze#
Teilstücke (Ringe) ausgeführt werden oder ilberhaly wegbleiben. In letzterem Falle
känn en an Stelle der koaxialen Rohre ein besonderes Traggerüst oder vorzugsweise
in der achsialen Richtung liegende Stäbe verfendet werden, die mit den ## innen
und aussen benachbarten Leitflächen-an den Krousungsstellon mit dan letzteren verbunden
sind. Schlieflich ist as auch möglich, dass sich die.
-
Leitrlächen benachbarter hauptteilräune gegehseitig abstätzen, indem
sie an den infolge der entgegengesetzten Oangrichtung derselben sich ergebenden
Kreuzugns-bzw.. Berühungspunkten z.B. durch Schweißen verbunden sind, wobei auch
Zwischenstücke zwischengeschalte tet~sine~könne.
-
Es-lstnichtunbedingtnötig,dagsdieLeitlächoadurchlaufend gestaltet
sind. wenn sie in ihrer Gesam#theit wenigstens annähernd Scliraubenflächan ergeben
oder solche in ihrer~Wirkung ersetzen.
-
Die Erfindung ist in den Zeichungan~schematisch erläutert.
-
Fig.1 zeigt das Erfindungsprinzip, wie es finir die Mischung-von heißen-und
kaltan Gasen Tor Rekuperatoren oder riir die Herstellung von Mischgas aus Oasien
mit verschiedenem Heizwert zweckmässig ist.
-
Fig. 2 zeigt eine Ausfürhungsform der Erfindung, wie sie bei Gasbrgnnern
Anwandung rinden'cann.
-
Fig.2 1a zeigt einen~Schnitt nach der Linier C-D der Fig. 1c.~ Piu
lb zeiet eine Ansicht, in Richtung R gesehen, gemäss der Fig. le-
In
der Fig. le ist der Schnitt A-B gemma. ß Fig. la, in der Fig. 1d die Absicklung
des inneren koaxialen Rohres (4) gemäß Fig. la~mit den Spuren der beiderseits angranzenden
Lsitflächen, in der FlgX ] die Abwicklung des Rohres (5) mit den-Spuren-der Leitflächen
des des angrenzenden Hauptteilraumes und in der Figlf die Abwicklung des Rohres
2 des äussaren ############## koaxialen Rohres (2)-mit den Spuren der Iaitflächen
des äußersten Huaptteilraumes dargestellt.
-
Die Fig. 2c zeigt den In der Strömungsrichtung gesehenen Lustritt
querschnitt, die Fig.2b den~Schnitt gemäß~der~Linie~A-B der ? ig. a und die-Fig*2a
einen Längsschnitt über die Mttellinie eines Brenners ß der vorliegandon Erfindung.
-
Mit 1 ist das Mantelrahr einer Ausfürhung der Erfindungsgemäßen-Mischvorrlchtung
bezeichnet, innerhalb dessen und koaxial dazu die Rohre 2 « 3 und 4 die Hauptteilraume
begrenzen-Durch diese vier Rohre wird der gesamte Strömungsquerschnitt des Mantelrohres
l in einen in der Mitte Liegenden kreisförmigen und drei ringförmige Hauptteilquerschnutte
unterteilt. Auf der Innenseite des Rohres (4) sind z.B. zehn linksgängiga, schraubenfömrige
Letiflächen (8) angeordnet, deren Höhe sich nichet-tuber den ganzen Badius des Rnhres.
(4) Zu erstrecken braucht. Bei entsprechender Dimensionierung der Vorrichtung ergibt
sich dadurch ein Schliefkanal in der Mitte, sodaß~ein Durchschliefen durch den l
cher zur Durchführung von Reinigungsarbeiten im~Mischer oder in der Anlage möglich
ist. Der Hauptteilraum-zwischen den koaxialen Rohren (3) und (4) enthält wieder
zehn Leitbleche (7) mit Rechtsgang ainer # Schraube, der Hauptteilraum zwischen
den koaxialen Rohren (2) und (3) sechzehn linksgängige#~Letifälchen (6) und schließlich
enthält der Hauptteilraum zwischen dan Rohren (1) und- (2) zwanzig rechtsgängige,
schraubenförmige Leitflächen (5). Diese Leitflächen (5), (6 und (7) erstrecken sich-über
die ganze Hochez oder beinahe über die gzne Höhe der zugehörigen Ringquerschnittel
###. bzw. über die Höhe der zugehörigen Hauptteilräume und sie untertailen die Hauptteilräume
in die entspre chende Anzahl kleinerer Teil- -räume. Die-Leitflächen (5,6,7, und
8) können, sich z.B.-über-ein ## Viertel einer Schraubenganghöhe erstrecken, wodurch
die Gasströme in diesen-Hauptteilräumen um je 90° nach links bzw. nach rechts vom
Eintritt bis zum-Austritt abgelenkt werden, sodass dann#auf der Austrittsseite die
beiden Medien benachbarter Hauptteilräume gegenüber der Eintrittseite um 180° divergieren.
-
Wenn das Mantelrohr-wie ## es im Sinne der Erfindung liegt-langer
als
dümmeren koaxialen Rohre, so bildet sich hinter dem Leitflä## chenesystem ein Mischraum,wo
auf kurzem Wege eine vollständige Innige Vermischung der Kleinen Tielströme erfolgen
kann. Da die zu-vermischenden'kleinen~Teilströme sich jeweils balm-iustritt aus'dem~koaxialen
Rohrsystem kreuzen, errolgt eine innige Mischung auf kleinstem Raum.
-
Die Ertindung nach Fig. l kann vorteilhart dann angewendet werden,
wenn es sich darum handelt, zwei oder mehrer Abgase mit-verschiedenon Temperaturen
bei geringstem Raumbedar ut zu vermischen, z.B wenn die ibgaswärme hinter Regeneratoren
in einem Binem ########## Rekuperator mit geraden Rauchrohron und mit großem Durchmesser,
der keine grdßersn Temperaturunterschiede der einströmenden Gase über den~Durchmeosser
Verträgt, nutzbar gemacht werden-soll. . -Ih der Fig. lc ist die Trennwand zwischen
einem Abgassammelraum, in de dem die Abgase mit verschieden hohen Temperaturen zusammenkomen,
und dem-Raum vor dem Rekuperator, in dem die Abgaswärme ausgenäutzt werden. moly,
mit (2) bezeichnet. -Eine Vorrichtung mit vier Hautpteilräume~kann für mehrere Medien
benützt. rerdne, u.zw. in der Form, dass diese~Medien erst einem Sammelraum zugeführt
werden, aus dem sie der Vorrichtung grob vorgemischt zuströmen, es könnan aber auch
jedem Haupttailraum bloC ein Médium oder auch ein Gemisch von zwei Medien zugeleitet
werden.Schließlich können auch zwei oder medhrere erfindungsgemäße. Vorrichtungen
unter Zwischenschaltung von Beruhigungsräume angeordnet sein, wodurch der Mischeffekt
naturgemäß entsprechend erhöht wird. - -Fig.2 stellt einen Mischapparat~gemäß vorliegender
Erifndung in kitwe Anwendung aut einen Gasbrenner schenatisch dar, wobei die Brenngase
erst beim Austritt~aus der~Vorrichtung~mit der Verbrennungsluft zusammentreffen.
Pig. 2a zeigt den Längsschnitt entlang der~Mittellinie, Fig.2b den Schnitt eitlang
der Linie A-B nach der FIg.2a~und Fig.2c den in der Stömungsrichtung gesehenen Austrittsquerschnitt.-Ta
den Figuren sind das Brenngas mit (+) und die Varbreitnungsluft a mit (-) bezeichnete.
Innerhalbe des Brensers werden das Gas und die Suet durch. sine Trsnnwand (19) voneinander
getrennt gehalten.-Mit (10) ist das Mantelrohr bzw. der AUgenkanal bezeichnet, die
-natal angeordneten Rohre tragen die Dezeichnungen (12, 13 und 14), das Kernstück
die~Bezeichnung (11) und die schraubanförmigen Leitflä chen die Bezugszeichnen 915,
16, 17 und 18). Die Leitflächen 216 und 19) gind z. i).. linksgängig und die Ioitflähcne
(15 und 17) rechtsgäng Dan Kernstück (11) kann als voller Körper, vorzugsweise ater
als Rohr ausgeführt sein. Letzteres kann als Zündöffnung und als Sohaulnch dienen,
in welchem palle es in der Mitte dor Trennwand (19
bis an. bzw.
durch die vordere Stirnwand des Brenners heran-bzw. durchgeführt ist.Die Höhe und
die Anordnung der einzelnen Schraubengängo innerhalb der einzelnen hautptteilräume
kann~so~ausgeführ bzw. se getroffeh werden, dass sie sichauf der Eintrittssoito
übe einen ganzen Durchmesser ######### des Brenners erstrecken und an die Trennwand
(19) und welter an die koaxialen Rohre (10 bin l dicht anschließen, sodass die-Vermischung
arst~am Brenneraustritt im~Sinne der Fig.2c gewährelistet ist. Dabei ist immer ein
mit Gas gefüllter Teilraum einem oder zwei mit Luft erfüllten Teilraum/Teilräumen
benachbart. Da jeweils in den benachbarten Teilraumgasströmen die Drehrichtungen
entgegengesetzt sind und die Teilstrome sich kreuzen und da ferner die ustrittsgeschwindigkaiten
Wegen~der Mengenuntershciede zwischen Gas und Luft im allgemeinen verschieden sind,
tritt eine erhöhte Turbulenz ein. Der Mischweg braucht also nur sehr curz Zu sein
ind~der Raumbedaf für die gute Vermischung und für einen guten Ausbruand fällt daher
gering aus.
-
Der erfingungsgemäße Brenner @ann auch zur verbrennung von flüseigen
Brennstoffen bei gleichzeitiger Rauchgasumwälzung verwendet verdne, wenn im Brennraum~und
dahinter~keine sehr hohen Temperaturen auftreten dürfen. Das ist z.B.beiWinderhitzernfürRochöfer
bei Trockenaulagen und ähnlichen Anlagen der Fall.
-
Es s kann nämlch mit einem sochen Brenner rückgesaugts bzw. Umge-"uses
Abgea~auf sehr kleinem Raum~mit der Luft vermischt und an den Austrittssteellen
der Kleinen Teilstromkanäle flüssiger Brennstaff oingespritzt bzw. zerstäubt werdne.
Die Einspritzstellen liegen~dabei neben~oder innerhalb der Lufttsilstrcme-oder os
wirc in dSese der~flüssige Brennstoff der Seite~eingespritzt, damit dieser zwecks
gutar Züundung immer zuarst mit nichet-roder nur i7eait vermischter-Luft in Kontakt~kommt.
Die ZUleitungen für den flüssigen Brannstoff zu den Einspritzstellen können dabei.
sntlang dei koaxialen Rohre verlegt seinEs ist aber auch möglic, diese~Zulei tungsrohre
auch zum Tragen der Lsitflächen bzw. als Teile eines Traggerüstes fiir die T~Leitflächen
an Stelle der Koaxialen Rohre zu verwneden.Ein~so ausgeführter Brenner ist fiir
die angeführten Betriebsverhältnisse mit beschränkten Brennraumtemperaturon insbe
sondere in Verbindung mit einer Rauchgasumwälzung wohl eine optin Lösung.
-
Die erfinungsgemäße vorrichtung ziechnet sich~auch durch die -Möglichkeit
aus, drei oder mehr flie@fähige Medien, gleich ob gasförmig oder flüssi bei kleinstem
Druckverlus-tund geringstem Raumbedarf äusserst-homogan zu vermischen. Unter den
Begrif "flfeß= fählge Medien" im Sinne der-Erfindung fallen natiirlich auch faststoffbeladene
Gas-oder-Flüssigketisströme, ferner~Medien verschieden~ hocher Temperaturen sowie
Mischungen von Brenngasen und Terbrennungsluft, vie sie bei Gas-und Flüssigkeitsbrennern
gebraucht werden.
-
P a t e n t a n s p r ii c h e 1. ~Vollrichtung zum~Mischen fließfähiger
Medien, insbasondere von Gasen und/oder Flüssigkeiten~gekennzeitchnet durch. ein
Mantelorhr (1) oder einen Kanal, in dem ein oder mehrere Rohre (2, 5 und 4) koaxial
oder~ungeführt Koaxial angeordnet sind, die den~gesamten Strömungsquarschnitt des
Mantelrohres/Ktznales in zwel oder mehrere Haupt- : tgeilräume unterteilen, wobedi,
diese Hauptteilräume~weiter unterteilt sind durch leitflächen (# 5, 6, 7 und 8)
dio wenigstens annähernd in @ Form von Schraubenflächen ausgebildet sind und in
benachbarten Hauptteilräumen entgegengesetztgängig verlaufen, und dass diese Leitflächen
sich uber wcuigstens einen Teil der Länge der hautptteilräume verzugsweise über
ein Viertel einer Schraubenwindung d.i. über einen Verdrehungswinkel von 90° erstrocken
und dass gegeuenfalls am Austritt des Leitelächensystems mehrore über den Querschnitt
verteilte Einspritzgtellen für flüssige Brernstoffe angeordnet sind.