DE1457265A1

DE1457265A1 - Device for introducing a flow means into a second flow means

Info

Publication number: DE1457265A1
Application number: DE19621457265
Authority: DE
Inventors: Rowe Rodney Alan; Withers John William
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1961-06-01
Filing date: 1962-05-30
Publication date: 1970-05-27
Also published as: GB995244A; CH447720A

Description

Vorrichtung zum Einführen eines Strömungsmittels in ein zweites Strömungsmittel Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzielung einer veränderbaren Einführung eines Strömungsmittels in einem anderen. Beide Strömungsmittel können Gase und Flüssigkeiten sein, oder es kann sich bei dem einen Strömungsmittel um eine Flüssigkeit und bei dem anderen um ein Gas handeln. Die Erfindung kann Anwendung finden, beispielsweise auf die gesteuerte Vermischung von Substanzen in chemischen UmsetzungsprozessenX beispielsweise bei der Verbrennung eines flüssigen Xraftstoffes in Luft zur Erzeugung einer kraft. Apparatus for introducing a fluid into a second fluid The invention relates to a device for achieving a variable Introducing one fluid into another. Both fluids can Gases and liquids, or one fluid can be one liquid and the other a gas. The invention can be applied find, for example, on the controlled mixing of substances in chemical Implementation processesX for example in the combustion of a liquid fuel in air to generate a force.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung bewirkt die Bildung entgegengesetzter Ströme des einzuführenden Strömungsmittels, (das im folgenden als erstes Strömungsmittel bezeichnet wird) und eines dritten Strömungsmittels, (welches das gleiche sein kann wie das zweite, in welches das erste Strömungsmittel eingeführt werden soll, oder sich von ihm unterscheiden kann), wobei diese Ströme über einen begrenzten Weg mit einer Anzahl auf seiner Länge verteilten Ausgängen zum zweiten Strömungsmittel hin entlanggeführt werden und der eine dieser Ströme mit Bezug auf den anderen so eingestellt wird, daß das erste Strömungsmittel den Weg durch eine gewünschte Anzahl von Öffnungen verläßt und das dritte Strömungsmittel den Weg durch die übrigen Ausgänge, sofern noch vorhanden, verläßt.The device according to the invention causes the formation of opposites Flows of the fluid to be introduced (hereinafter referred to as the first fluid and a third fluid (which can be the same like the second into which the first fluid is to be introduced, or may differ from it), with these currents having a limited path a number distributed along its length Exits to the second Fluid to be guided along and the one of these streams with respect to the other is adjusted so that the first fluid passes through a desired number of openings leaves and the third fluid the way through exits the other exits, if they still exist.

Die. Erfindung richtet sich außerdem noch auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer Leistung mit zwei Eingängen für das Strömungsmittel, die auf der Leitung mit Abstand angeordnet sind, und mit einer Anzahl von Ausgängen, die zwischen den Eingängen auf der Leitung verteilt sind, wobei Mittel zur Steuerung des Flusses des Strömungsmittels durch einen dieser Eingänge in die Leitung hinein vorhanden sind.The. The invention is also directed to a device for Carrying out the method with a power with two inputs for the fluid, which are spaced on the line and with a number of outputs, which are distributed between the inputs on the line, with means for controlling of the flow of fluid through one of these inlets into the conduit available.

Bei Anwendung der Erfindung in der Form, daß das zweite und dritte Strömungsmittel ein und dasselbe ist, und das zweite Strömungsmittel als ein sich schnell. bewegender Strom vorhanden ist, kann der Eingang für das dritte Strömungsmittel in der Vorrichtung, auf den im obigen Absatz Bezug genommen wurde, eine Öffnung und die Ausgänge entweder Ausgangs öffnungen oder Zweigleitungen sein, die in die Ausgangsöffnungen einmünden, wobei die Richtungen, in welche die Ausgangs öffnungen weisen, nicht wesentlich weniger als um 900 von der Richtung, in welche die mingangsoffnung weist, versetzt sind. Im Betrieb wird die Vorrichtung derart in denisich bewegenden Strom eingesetzt, daß die~Eingangsoffnung dem ankommendenStrömungsmittel zugewendet ist, so daß der der Strömungs-. mittelgeschwindigkeit entsprechende Staudruck an dieser Wingangsöffnung erzeugt wird. Vorzugsweise ist das Mittel zur Steuerung des Durchflusses so angeordnet, daß es den Du rchfluß, des ersten Strömungsmittels in den anderen Eingang hinein steuert.When applying the invention in the form that the second and third Fluid is one and the same, and the second fluid as one itself fast. moving flow is present, the input for the third fluid in the device referred to in the above paragraph, an opening and the outputs are either output ports or branches that lead into the Exit openings open, the directions in which the exit openings point, not significantly less than about 900 from the direction in which the inlet opening shows, are offset. In operation, the device is thus moving into the itself Current used that the ~ inlet opening facing the incoming fluid is so that of the flow. medium speed corresponding dynamic pressure this wing opening is generated. Preferably, the means for controlling the Flow arranged so that there is the flow, the first fluid in controls the other input.

Die Erfindung ist in der begleitenden Zeichnung dargestellt.The invention is illustrated in the accompanying drawing.

Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung des Grundgedankens der Erfindung Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispieles der Vorrichtung in der im vierten Absatz dieser Beschreibung erläuterten Art, Fig. 3 einen axialen Schnitt durch einen Kanal mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung in einer zweiten Ausführungsform, Fig. 4 eine Ansicht in der Flußrichtung in Längsrichtung des Kanals in Fig. 3, Fig. 5 und 6 ähnliche Darstellungen eines dritten Ausführungsbeispieles.The figures show: FIG. 1 a schematic representation of the basic idea of the invention Fig. 2 is a perspective view of a first embodiment of the device in the manner explained in the fourth paragraph of this description, Fig. 3 shows an axial section through a channel with a device according to the invention in a second embodiment, Fig. 4 is a longitudinal view in the direction of flow of the channel in Fig. 3, Fig. 5 and 6 similar representations of a third embodiment.

Fig. 1 zeigt eine Leitung 10 mit einem Eingang 11 für das erste Strömungsmittel an ihrem einen Ende. Das Strömungsmittel wird von einer beliebigen zweckmäßigen Vorrichtung zur Erzeugung eines Stromes herangeführt, wozu allgemein eine Pumpe 12 dient.Fig. 1 shows a line 10 with an inlet 11 for the first fluid at one end. The fluid is of any convenient one Device for generating a current introduced, including generally a pump 12 serves.

Die Leitung weist ferner einen Eingang 13 am anderen Ende für das dritte Strömungsmittel auf, welches ebenso durch eine bekannte, einen Strom erzeugende Vorrichtung herangeführt wird, in diesem Fall durch die Pumpe 14. Die Leitung 10 besitzt eine Anzahl Ausgänge 15, die zu einem zweiten Strömungsmittel hinführen, das die Leitung 10 umgibt, wobei die Ausgänge zwischen den Eingängen in Längsrichtung der Leitung verteilt sind. Außerdem ist ein Ventil 16 vorgesehen, welches den Durchfluß des ersten Strömungsmittels-durch den Eingang 11 steuert, offensichtlich könnte jedoch das Vertil ebensout so angeordnet sein, daß es den Fluß des dritten Strömungsmittels durch den Eingang 13 regelt, oder es könnten zwei Ventile angeordnet Bein.The line also has an input 13 at the other end for the third fluid, which is also by a known, a current generating Device is brought in, in this case by the pump 14. The line 10 has a number of outlets 15 which lead to a second fluid, which surrounds the line 10, with the outputs between the inputs in the longitudinal direction the management are distributed. In addition, a valve 16 is provided, which the flow of the first fluid controls through the inlet 11, obviously could however, the Vertil is just as arranged be that it is the flow of the third fluid through the inlet 13 regulates, or it could be two valves arranged leg.

Im Betrieb wird das Ventil 16 so eingestellt, daß das erste Strömungsmittel gemäß der Darstellung durch die voll ausgezogenen Pfeile 17 durch eine gewünschte Anzahl Ausgänge 15 austritt und das dritte Strömungsmittel gemäß der Andeutung durch die gestrichelten Pfeile 18 durch die verbleibenden Ausgänge austritt. Offenbar gibt es zwei extreme Bedingungen, bei denen das erste bzw. das dritte Strömungsmittel durch alle Ausgänge strömt. Bei der zweiten dieser Bedingungen ist das Ventil 16 geschlossen oder kann wenigstens geschlossen sein, um das dritte Strömungsmittel daran zu hindern, bis zur Quelle des ersten Strömungsmittels vorzudringen, und in der ersten Bedingung kann, wenn das Durchdringen des ersten Strömungsmittel8 zur Quelle des dritten Strömungsmittels nicht erwünscht ist, der maximale Durchstrom des ersten Strömungsmittels begrenzt werden, so daß solche Durchdringung nicht möglich ist.In operation, the valve 16 is adjusted so that the first fluid as shown by the solid arrows 17 through a desired Number of outlets 15 exits and the third fluid as indicated by the dashed arrows 18 exits through the remaining exits. Apparently There are two extreme conditions in which the first and the third fluid flows through all exits. The second of these conditions is valve 16 closed or at least closed to the third fluid from advancing to the source of the first fluid, and in the first condition can, if the penetration of the first fluid 8 to Source of the third fluid is not desired, the maximum flow rate of the first fluid are limited so that such penetration is not possible is.

Die Vorrichtung kann beispielsweise zum Einführen eines flüssigen Treibstoffes in einem Nachbrenner verwendet werden, der an ein Gasturbinen-Triebwerk angeschlossen ist, wobei die Leitung 10 in dem Ausströmkanal angeordnet, der Eingang 11 an die Brennstoffzufuhranlage und der Eingang 13 an eine Anzapfung am Kompressor der Anlage angeschlossen ist. In diesem Falle wurde das Ventil 16 norsalerweise in die Brennstoffzufuhranlage eingebaut werden. Während des Betriebs tritt ohne ein Nachbrennen die laift durch die Ausgänge 15 aus. Bei einem geringen Durchfluß des Nachbrennstoffes tritt ein solcher Treibstoff nur durch einige der Ausgänge 15 aus und wird somit nur list einem Teil der Maschineabgasstromes in solchen Verhältnissen vermischt, daß eine leicht zündbare Mischung entsteht. Wenn der Brennstoffurchfluß fortschreitend verstärkt wird, werden nach und nach mehr Ausgänge in Betrieb genommen, und der Brennstoff über einen größeren Querschnittsbereich des Kanala verteilt, Die Vorrichtung könnte ebenso in einer Verbrennungsanlage zum allmählichen Uberwechseln von einem Brennstoff zum anderen verwendet werden, wobei die beiden Brennstoffzufuhrleitungen an die beiden Eingänge 11 und 13 angeschlossen werden.The device can, for example, be used to introduce a liquid Fuel can be used in an afterburner attached to a gas turbine engine is connected, wherein the line 10 is arranged in the outflow channel, the input 11 to the fuel supply system and the input 13 to a tap on the compressor is connected to the system. In this case valve 16 was norsally be installed in the fuel supply system. During operation occurs without an afterburn which launches through the exits 15. At a low flow of the after-fuel, such fuel only passes through some of the exits 15 and will therefore only list part of the Machine exhaust gas flow mixed in such proportions that an easily ignitable mixture is formed. As the fuel flow is progressively increased, gradually more outlets put into operation, and the fuel over a larger cross-sectional area of the channel, the device could also be used in an incinerator gradually switching from one fuel to another, being used the two fuel supply lines are connected to the two inlets 11 and 13 will.

Fig. 2 zeigt eine Abwandlung der Vorrichtung zum Einführen eines ersten Strömungsmittels, beispielsweise eines flüssigen Treibstoffes in ein zweites Strömungsmittel, welches in der Borm eines sich schnell bewegenden Stromes vorhanden ist, bei spielsweise in Form von Luft oder in Form des Abgasstromes einer Turbodüsenmaschine. In diesem Falle ist der zweite Strömungsmitteleingang in Form einer Öffnung 20 vorhanden die so angeordnet werden kann, daß sie dem ankommenden zwiten Strömungsmittel, welches durch den Pfeil 21 gekennzeichnet ist, zugewendet ist, sa daß der der Strmungsmittelgeschwindigkeit entsprechende Staudruck darin erzeugt wird. Einige der Ausgänge sind in Form der Ausgangsöffnungen 22 gegeben und andere in Form der Zweigleitungen 23 mit Ausgangsöffnungen 24 an ihren Enden, j jedoch weisen alle Ausgangs öffnungen in Richtufigen, die nicht sehr viel weniger als 90° von der richtung, in welche die Eingangsöffnung 20 weist, versetzt sind, so daß sie keinen Staudruck aufnehmen, der denjenigen, welcher von der Eingangsöffnung 20 aufgenommen wird, übersteigt. Im Betrieb' wird das -Ventil 16 welches an einem anderen Ort innerhalb der ersten Strömungsmittelzufuhranlage angeordnet sein kann, so eingestellt, daß das erste Strömungsmittel durch eine gewünschte Ansahl von Ausgangsöffnungen austritt, wie es durch die voll ausgezogenen Pfeile 17 dargestellt ist, und das zweite ßtro"iungsmittel (welches dasselbe ist wie das dritte Strömungsmittel) durch die verbleibenden Ausgangsöffnungen austritt, wie es durch gestrichelte Pfeile 18 angeordnet ist.Fig. 2 shows a modification of the device for introducing a first Fluid, for example a liquid fuel in a second fluid, which is in the form of a fast moving stream, for example in the form of air or in the form of the exhaust gas flow of a turbo jet machine. In this The case is the second fluid inlet in the form of an opening 20 which is present can be arranged so that it corresponds to the incoming second fluid, which is indicated by the arrow 21, is facing, see also that of the mean flow velocity corresponding dynamic pressure is generated therein. Some of the outputs are in the form of the Output openings 22 given and others in the form of the branch lines 23 with output openings 24 at their ends, j, however, all exit openings point in straight lines that do not much less than 90 ° from the direction in which the inlet opening 20 points, are offset, so that they do not take up any back pressure that affects those who are from the inlet opening 20 is received, exceeds. In operation 'the valve 16 which in another place within the first Fluid supply system can be arranged, adjusted so that the first fluid by a desired A number of exit openings emerges, as indicated by the solid arrows 17 is shown, and the second anti-inflammatory agent (which is the same as that third fluid) exits through the remaining exit openings, such as it is arranged by dashed arrows 18.

Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt, können mehrere der Leitungen 10 eine gemeinsame in Vorwärtsrichtung weisende Eingangsöffnung 20 haben. In diesem Beispiel sind vier Leitungen 10 radial in einem Kanal angeordnet, der sich von einer mittleren Kappe 31 forterstreckt, wobei diese Kappe 31 eine dem ankommenden zweiten und durch die Pfeile 32 angedeut.ten Strömungsmittel zugewendete Eingangsöffnung 20 aufweist. An ihren äußeren Eingangsenden sind die Leitungen 10 mit eines Verteiler 33 verbunden, an den das erste Strömungsmittel durch eine Zufuhranlage einschließlich eines Durchf-lußsteuerventiles 16 herangeführt wird. Jede Lei-10 tungZist mit Ausgangs öffnungen 22 versehen, die auf einem radialen Innenteil in Längsrichtung desselben verteilt sind, wobei Zweigleitungen 23 auf einem radialen Außenteil in Längsrichtung der Leitung verteilt sind. Die Zweigleitungen münden in Ausgangsöffnungen 24 ein. Die Vorrichtung wird in der in Verbindung mit Fig. 2 beschriebenen Weise beschrieben, so daß das erste Strömungsmittel bei geringen Durchflußwerten nur in einen äußeren Ring des Kanalquerschnittes eingeführt wird, und bei ansteigendeia Durchfluß die Breite des Ringes nach innen zunimmt.As shown in FIGS. 3 and 4, a plurality of the lines 10 can be one have common in the forward direction inlet opening 20. In this example four lines 10 are arranged radially in a channel that extends from a central one Cap 31 continues stretching, this cap 31 being one of the incoming second and through the arrows 32 anged.ten fluid facing the inlet opening 20. At their outer input ends, the lines 10 are connected to a distributor 33, to which the first fluid is supplied through a supply system including a flow control valve 16 is introduced. Each line 10 is provided with outlet openings 22 which are distributed on a radial inner part in the longitudinal direction of the same, with branch lines 23 are distributed on a radial outer part in the longitudinal direction of the line. the Branch lines open into outlet openings 24. The device is used in the in Connection with Fig. 2 described manner, so that the first fluid at low flow rates only introduced into an outer ring of the channel cross-section and as the flow increases, the width of the ring increases inward.

In einer wahlweisen möglichen Inordnung, die in den Ring. 5 und 6 gezeigt ist, befindet sich eine einzelne Eintrittsöffnung 40 für das erste Strömungsmittel in der Mitte eines Systems von Leitungen 10, wobei an dem @ußeren Ende jeder Leitung ein @ Einlaß 20 für das tritt Strömungsmittel angeschlossen ist, welches von dem zweiten in dem Kanal 30 strömenden Strömungsmittel abgezepft wird. Die Einlässe 20 sind von der Kanalwand an nach innen auf Abstand gehalten, so daß sie sich außerhalb der Grenzschichten neben der Wand befinden, und sind ferner durch Leitungen 41 mit den anderen Enden der Kanäle 10 berbunden.In an optional possible arrangement that is in the ring. 5 and 6 As shown, there is a single entry port 40 for the first fluid in the middle of a system of conduits 10, where at Attached to the outer end of each line is an inlet 20 for the fluid to enter which is drawn from the second fluid flowing in the channel 30 will. The inlets 20 are kept at a distance inwards from the duct wall, so that they are outside the boundary layers next to the wall, and are further away connected by lines 41 to the other ends of the channels 10.

Die Formen der in den Fig. 2 bis 6 gezeigten Vorrichtung sind insbesondere geeignet, um Brennbtoff in den durch eine Düsenantriebsanlage strömenden Luftstrom einzuführen.The shapes of the device shown in Figures 2-6 are particular suitable for feeding fuel into the air stream flowing through a jet propulsion system to introduce.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Device for inserting a first fluid into a second fluid in controllable mutual Ratio, with a main flow channel, in which at least one supply pipe with outflow openings distributed over its length protrudes transversely to the direction of flow, wherein the first fluid enters the supply tube via an adjustable valve is introduced, characterized in that at the other end (13) of the feed pipe (10) a third fluid can be supplied.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the other End of the supply pipe (10) connected to a source for the second fluid is.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the other wind the supply pipe to a dynamic pressure receiver located in the main flow channel (20) leads or is formed by this.

4. Device according to one of claims 1 - 3, characterized in that that in the main flow channel (33) distributed several supply pipes (10) arranged radially are, with one or other ends of which are connected to one another.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the approximately in the middle of the main flow channel (33) lying other ends of the supply pipes are connected to a common dynamic pressure receiver (20).

6. Device according to one of claims 1-5, characterized in that that the outflow directions of the outflow openings are transverse to the flow direction lie in the main flow channel.

7. Device according to one of claims 1 - 6, characterized in that that at least one of the outflow openings (24) of the supply pipe (10) at the end of a branch line (24) extending transversely from the supply pipe.

8. Device according to one of claims 1-7, characterized by the application of introducing a fuel which is the first fluid into a main flow channel, which is followed by a second one that maintains the combustion Fluid is flowing through it.