DE1557222C3 - Vorrichtung zum mischen gasfoermiger stoffe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen gasförmiger Stoffe, mit einem Zuführrohr für das Hauptgas, in welchem koaxial ein zylindrischer Einsatzkörper angeordnet ist, dessen Außenfläche zusammen mit der Innenfläche des Zuführrohres einen im Querschnitt ringförmigen Strömungskanal bildet, dem ein Zusatzgas radial von außen zuführbar ist.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der belgischen Patentschrift 668 765 bekannt, bei der das Zusatzgas ίο an einer Stelle radial in das Zuführrohr eingeleitet wird. Obwohl an der Zuführstelle eine ringförmige Ausnehmung in der Innenwandung des Zuführrohres für das Hauptgas vorhanden ist, ermöglicht diese Art der Zuführung des Zusatzgases keine gleichmäßige Vermischung der beiden Gase, da die Anreicherung des Hauptgases mit Zusatzgas an der einen Zuführstelle erheblich größer ist als an anderen Stellen; die bekannte Vorrichtung benötigt deshalb eine verhältnismäßig lange Turbulenzstrecke zur Vermischung der beiden Gase. Aus diesem Grunde ist der Einsatzkörper mit einer rechtwinklig zur Strömungsrichtung des Hauptgases verlaufenden Fläche versehen, die eine starke Turbulenz der Gesamtströmung hervorruft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Mischen gasförmiger Stoffe der voranstehend beschriebenen Art zu schaffen, bei der eine zwangsweise und gleichmäßige Vermischung der beiden gasförmigen Stoffe unmittelbar im Bereich der radialen Zuführung des Zusatzgases, d. h. ohne die Notwendigkeit einer längeren Mischstrecke, erfolgt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung vorgeschlagen, für die Zufuhr des Zusatzgases in bekannter Weise einen Ringspalt im Zuführrohr vorzusehen und den Einsatzkörper im Bereich des Ringspaltes sich in Strömungsrichtung konisch verengend und dann in einen Zylinder mit geringerem Außendurchmesser übergehend auszubilden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann am Anfang des Zuführrohres eine Drallvorrichtung angeordnet sein, die dem im Zuführrohr strömenden Hauptgas eine Rotationsbewegung aufzwingt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt gegenüber der aus der belgischen Patentschrift 668 765 bekannten Vorrichtung den Vorteil, daß eine gleichmäßige Vermischung der beiden Gase erfolgt, ohne daß hierzu eine energieverzehrende Verwirbelung und eine dementsprechend notwendige längere Mischzone erforderlich ist.

Aus der französischen Patentschrift 740 179 ist zwar eine Vorrichtung zum Mischen zweier gasförmiger Stoffe bekannt, deren Strömungskanal sich düsenartig verengt und anschließend wieder erweitert, wobei im Bereich des engsten Strömungsquerschnittes ein Ringspalt für die Zufuhr des Zusatzgases angeordnet ist, jedoch kann bei dieser bekannten Vorrichtung das aus dem Ringspalt in das Hauptgas eintretende Zusatzgas nur von den äußeren Strömungsschichten des Hauptgases mitgenommen werden, so daß sich im mittleren Querschnittsbereich des Zuführrohres ein anderes Mischungsverhältnis einstellt als in den Randbezirken. Um ein annähernd gleichmäßiges Vermischen der beiden gasförmigen Stoffe zu erzielen, ist es somit auch bei dieser bekannten Vorrichtung erforderlich, eine längere Mischstrecke vorzusehen.

Um zu vermeiden, daß die mittlere Zone des Hauptgases kaum mit dem zugeführten Zusatzgas vermischt wird, ist es aus der USA.-Patentschrift 1 749 914 bekannt, in der Mitte des Zuführrohres einen Prallkegel anzuordnen, der das Hauptgas nach außen ablenkt. In diesen abgelenkten Hauptgasstrom wird unter Einhaltung eines bestimmten Strömungswinkels das aus einem Ringspalt kommende Zusatzgas eingeleitet, wobei sich der Austritt des Ringspaltes auf einem vergrößerten Durchmesser des Zuführrohres befindet. Obwohl mit dieser Vorrichtung die Nachteile der voranstehend beschriebenen Mischvorrichtung nach der französischen Patentschrift 740 179 vermieden werden, kann auch sie keine gleichmäßige Vermischung der beiden gasförmigen Stoffe erzielen. Da die beiden zu vermischenden Gasströme im spitzen Winkel aufeinandertreffen und in diesem Bereich gleichzeitig eine Querschnittsvergrößerung des Zuführrohres erfolgt, besteht die Gefahr, daß sich die Gasströme nach dem Aufeinandertreffen wieder voneinander entfernen, so daß eine gewisse Entmischung eintritt.' Darüber hinaus wird durch den Prallkegel zwangsweise eine Wirbelströmung hervorgerufen, die diesen Entmischungseffekt unterstützt.

Aus der britischen Patentschrift 655 038 ist schließlich eine Vorrichtung zum Zuführen von Waschflüssigkeit in eine Gasströmung bekannt, bei der von einer Ringleitung mehrere radiale Zuführleitungen in den engsten Querschnitt eines in der Art eines Venturi-Rohres ausgebildeten Zuführrohres führen. Auch mit dieser Vorrichtung ist eine gleichmäßige' Vermischung der beiden Stoffe nicht möglich, da sie dieselben Nachteile aufweist wie die Vorrichtung nach der französischen Patentschrift 740 179.

Die deutsche Patentschrift 529 512 zeigt endlich eine Drallvorrichtung, deren Verwendung bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung lediglich eine zweckmäßige Weiterentwicklung darstellt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt gegenüber allen bekannten Vorrichtungen den Vorteil, daß die Vermischung der beiden Gasströme infolge der radialen Zuführung des Zusatzgases mittels des den gesamten Umfang umfassenden Ringspaltes und infolge der exakten Führung des Hauptgases in dem durch das Zuführrohr und den Einsatzkörper gebildeten Ringkanal unmittelbar bei der Zuführung zwangsläufig erfolgt und daß zur Erzielung der Vermischung keine Mischstrecke und keine Wirbelströmung benötigt wird, weshalb die Vorrichtung mit einem geringen Raumbedarf und niedrigem Energieaufwand auskommt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Längsschnitt dargestellt.

Die Vorrichtung zum Mischen gasförmiger Stoffe besteht im wesentlichen aus einem Zuführrohr 1, das mit einem Ringspalt 2 ausgebildet ist, der von einem ringförmigen Gehäuse 3 umgeben wird. In das Zuführrohr ist koaxial ein zylindrischer Einsatzkörper 6 eingebaut, der sich im Bereich des Ringspaltes 2 in Strömungsrichtung konisch verengt und anschließend in einen Zylinder mit geringerem Außendurchmesser übergeht.

Das Hauptgas I wird in axialer Richtung durch den im Querschnitt ringförmigen Strömungskanal zugeführt, der durch das Zuführrohr 1 und den Einsatzkörper 6 gebildet wird. Diesem Gasstrom wird durch den Ringspalt 2 das Zusatzgas II zugeführt, wobei die

die zwangläufige Vermischung der beiden Gase I und II unmittelbar im Bereich des Ringspaltes 2 erfolgt, ohne daß hierdurch eine Wirbelströmung erzeugt wird.

Um eine zusätzliche Rotationsbewegung des Gasgemisches zu erzeugen, können im Gehäuse 3 Drallbleche 4 für das Zusatzgas II angeordnet sein; an Stelle dieser Drallbleche 4 oder zusätzlich zu ihnen kann das Zuführrohr 1 mit einer Drallvorrichtung 5 versehen sein, die dem Hauptgasstrom eine rotierende Bewegung erteilt. Schließlich kann an das Zuführrohr 1 ein Düsenstück 7 angeschlossen werden, dessen Form und Länge dem späteren Verwendungszweck der Gasmischung entsprechend ausgebildet ist.

Um mehr als zwei Gase mit der voranstehend beschriebenen Vorrichtung zu mischen, ist es lediglich erforderlich, mehrere Ringspalte 2 und Gehäuse 3 hintereinander am Zuführrohr 1 anzuordnen und den Einsatzkörper 6 entsprechend dem sich ergebenden Strömungsquerschnitt des Gasgemisches sich konisch verengend und in einen Zylinder mit geringerem Außendurchmesser übergehend auszubilden.

Die geometrischen Abmessungen der voranstehend beschriebenen Teile werden den Eigenschaften und Mischungsverhältnissen der zu mischenden Gasströme entsprechend ausgebildet. Die Zuführgeschwindigkeiten und Zuführdrücke sind den Verhältnissen entsprechend veränderlich. Die Drallvorrichtungen sowie gegebenenfalls der Einsatzkörper 6 sind vorzugsweise auswechselbar ausgebildet.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Mischen gasförmiger Stoffe, mit einem Zuführrohr für das Hauptgas, in welchem koaxial ein zylindrischer Einsatzkörper angeordnet ist, dessen Außenfläche zusammen mit der Innenfläche des Zuführrohres einen im Querschnitt ringförmigen Strömungskanal bildet, dem ein Zusatzgas radial von außen zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß für die Zufuhr des Zusatzgases in bekannter Weise ein Ringspalt (2) im Zuführrohr (1) vorgesehen ist und daß der Einsatzkörper (6) im Bereich des Ringspaltes sich in Strömungsrichtung konisch verengend und dann in einen Zylinder mit geringerem Außendurchmesser übergehend ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Anfang des Zuführrohres (1) eine Drallvorrichtung (5) angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen