DE19806315C2 - Treib- und Mischdüse - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Treib- und Mischdüse nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zu deren Betrieb.

Ein atmosphärischer Gasbrenner, bei dem Gas durch einen Spalt in eine Mischkammer einströmt und diese Mischkammer im Anschluß an den Spalt eine Kurvenform aufweist, die das Zustandekommen des Coanda-Effektes erlaubt (d. h. das Anschmiegen des Freistrahls an die geeignete Kurvenform), hat bekanntlich die Eigen­ schaft, durch die hohe Geschwindigkeit des Gases ent­ lang der oben beschriebenen Kurve und dem dabei ent­ stehenden niedrigen Druck die zur Verbrennung benö­ tigte Luft anzusaugen und mitzureißen.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 19 10 115 ist eine Treib- und Mischdüse bekannt, die Düsenschlitze in einem Kernkörper zur Zuführung eines aus den Dü­ senschlitzen ausströmenden Treibmediums, einen den Kernkörper umfassenden Kreiszylinder konstanten Quer­ schnitts sowie einen sich zwischen dem Kernkörper und dem Kreiszylinder konstanten Querschnitts befindli­ chen Spalt zur Zuführung eines von dem Treibmittel mittels Coanda-Effektes anzusaugendem Sogmediums und zur Abführung von Treib- und Sogmedium enthält und der Kernkörper, in Abführrichtung hinter den Düsen­ schlitzen liegend, einen sich in Abführrichtung ver­ jüngenden konischen Abschnitt aufweist. Diese Vor­ richtung nach dem Stand der Technik weist jedoch (selbst bei einer Zweitluftansaugung zur Erhöhung des Turbulenzgrades der gemischten Medien) eine ungenü­ gende Menge von Sogmedium bei Einströmung des Treib­ mediums auf. Es ist somit nicht möglich, auch Gase wie Propan oder Butan ohne Zuhilfenahme zusätzlicher (Druck-)Luft mit der stöchiometrisch notwendigen Luftmenge zu versorgen.

Aus der DE 44 18 434 C2 ist ein Injektor und ein Ver­ fahren zur Ansaugung oder Vermischung von Fluiden be­ kannt, bei dem mehrere Einzeldüsen innerhalb einer rohrförmigen Mischkammer angeordnet sind, die eine Eintrittsöffnung für das anzusaugende Fluid und eine stromabwärts gerichtete Austrittsöffnung für das Ge­ misch am anderen Ende aufweist. Aus den Einzeldüsen wird ein Fluid in die Mischkammer eingedüst. Durch den im Bereich der Eindüsung herrschenden Unterdruck wird ein in der Eintrittsöffnung befindliches Fluid angesaugt und vermischt sich mit dem eingedüsten Fluid. Das Gemisch wird durch die Strömung zur Aus­ trittsöffnung transportiert.

Aus der DE 41 37 573 C2 und der DE 88 00 711 U1 sind Venturi-Mischer zum Mischen von Gas und Luft bekannt, bei denen innerhalb eines Rohrstücks ein Venturikör­ per angeordnet ist. Die im Rohr strömende Luft wird im Bereich des Venturikörpers durch eine Verringerung des Durchflußquerschnitts beschleunigt. Dadurch sinkt der statische Druck der strömenden Luft und Gas, das von außen zugeführt wird, wird innerhalb des Rohres aus axial verstellbaren Umfangsspalten angesaugt und im weiteren Strömungsverlauf mit der Luft gemischt.

Aus der DE 34 19 153 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der Gas in eine Flüssigkeit eingebracht wird, die in einem Rohr strömt. Gas wird über Zuleitungen einem den Querschnitt verengenden, die Strömung beschleuni­ genden und in der Mitte des Rohres befindlichen Kör­ per zugeführt. Der Körper besitzt auf seiner Oberflä­ che Schlitze, durch die das Gas von der Strömung an­ gesaugt wird. Das angesaugte Gas wird von der Flüs­ sigkeitsströmung transportiert und vermischt sich mit dieser.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Treib- und Mischdüse sowie ein Verfah­ ren zu deren Betrieb zu schaffen, die unter Einsatz einer geringen Menge Treibmediums eine maximale Menge eines Sogmediums selbsttätig ansaugt.

Diese Aufgabe wird durch eine Treib- und Mischdüse nach dem Oberbegriff des Patentanspruch 1 in Verbin­ dung mit seinen kennzeichnenden Merkmalen sowie das entsprechende Treib- und Mischverfahren zum Betrieb der Treib- und Mischdüse gelöst.

Dadurch, daß der Hohlkörper als sich in Abführrich­ tung erstreckende Lavaldüse ausgeführt ist und sich die Düsenschlitze im Bereich einer Einschnürung der Lavaldüse befinden, ergibt sich eine sehr leistungs­ fähige Düse. Im Vergleich zu herkömmlichen selbstsau­ genden Düsen wird eine deutlich erhöhte Menge von Sogmedium pro einströmender Einheit Treibmediums an­ gesogen. Dies liegt unter anderem darin begründet, daß der konische Abschnitt des Kernkörpers im Zusam­ menspiel mit dem Auslauf der Lavaldüse eine Venturi- Düse bildet. Die Addition der verschiedenen strö­ mungstechnischen Effekte (Coanda, Laval sowie Ventu­ ri) führt zu einer sehr hohen Leistung der Düse. Hiermit wird es, zum Beispiel bei Einsatz von Propan als Treibmedium, möglich, mit einer selbstsaugenden Vorrichtung die für eine spätere vollständige Ver­ brennung notwendige Luftmenge anzusaugen. Diese hohe spezifische Ansaugleistung erlaubt somit auch bei Brennstoffen mit hohem Luftbedarf eine stets optimale Dosierung, da abhängig von der Menge des als Treib­ medium einströmenden, zu verbrennenden Gases sich die geeignete Luftmenge automatisch ergibt. Hiermit ist also auch für Brennstoffe wie Propan ein problemloser Wechsel zwischen verschiedenen Lastzuständen möglich, ohne daß die Luftzufuhr begleitend nachgeregelt wer­ den muß.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Treib- und Mischdüse sowie des Verfahrens zu deren Betrieb werden in den abhängigen Ansprüchen angege­ ben.

Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, daß der Kernkörper der Treib- und Mischdüse im wesentlichen tropfenförmig ausgeführt ist und die Düsenschlitze als um den Kernkörper umlaufender Ringspalt ausge­ führt sind. Hiermit wird sowohl eine sehr reibungs­ freie Umströmung des Kernkörpers als auch ein über den Umfang des Kernkörpers gleichmäßiger Unterdruck aufgrund des Coanda-Effekts sowie eine homogene Ver­ mischung von Sog- und Treibmedium erzielt.

Besonders vorteilhafte Weiterbildungen der erfin­ dungsgemäßen Treib- und Mischdüse sehen eine Mengen­ regulierung des Treibmediums bzw. eine Variation des Mengenverhältnisses zwischen Treib- und Sogmedium auf verschiedene Weisen vor. Mittels einer Vorrichtung zur Regulierung der Größe der Düsenschlitze kann bei einem gleichbleibenden Massenstrom durch die Schlitze die Geschwindigkeit bzw. der Druck des ausströmenden Treibmediums und somit die Stärke des Coanda-Effektes beeinflußt werden. Auf diese Weise ist das Mengenver­ hältnis von Sog- zu Treibmedium in gewissen Grenzen regulierbar. Eine solche Regulierung kann jedoch auch mittels einer Vorrichtung zum Verschieben des Kern­ körpers entlang der Mittelachse der Lavaldüse erfol­ gen. Mit einem Herausrücken der Düsenschlitze aus dem Bereich der Einschnürung der Lavaldüse ist hierbei eine niedrigere Ansaugleistung der erfindungsgemäßen Treib- und Mischdüse einzustellen. Neben den oben beschriebenen Möglichkeiten ist außerdem eine Vor­ richtung zur direkten Mengenregulierung des einströ­ menden Treibmediums möglich.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der erfin­ dungsgemäßen Treib- und Mischdüse sieht vor, daß der Kernkörper an dem in Abführrichtung weisenden Ende eine Vorrichtung zur Zerstäubung flüssiger Zusatzme­ dien aufweist. Somit bleibt das in der Treib- und Mischdüse hergestellte Gemisch nicht auf rein gasför­ mige Komponenten beschränkt.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der vor­ liegenden Treib- und Mischdüse sieht vor, daß diese eine mit der Vorrichtung zur Regulierung der Größe der Düsenschlitze, der Vorrichtung zum Verschieben des Kernkörpers, der Vorrichtung zur Mengenregulie­ rung des Treibmediums sowie der Vorrichtung zur Zer­ stäubung flüssiger Zusatzmedien in Verbindung stehen­ de Steuervorrichtung, die eine im Bereich des Aus­ laufs der Lavaldüse liegende Sonde zur Messung der Zusammensetzung von Gasen umfaßt, enthält. Hiermit ist in sehr weiten Grenzen ein exaktes Einstellen des Mengenverhältnisses von Sog- und Treibmedium zuein­ ander möglich. Mit Hilfe der Sonde zur Messung der Zusammensetzung von Gasen kann hierbei stets durch automatische Nachregelung die optimale Gemischzusam­ mensetzung erhalten bleiben.

Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Treib- und Mischverfahrens sieht vor, daß als Sogmedium auch kornartige Feststoffe verwendet werden können. Hier­ mit ist zum Beispiel das Absaugen von Getreide oder auch Sand aus einem Silo möglich.

Eine sehr vorteilhafte Weiterbildung des erfindungs­ gemäßen Treib- und Mischverfahrens sieht vor, daß als Zusatzmedium schweres Heizöl verwendet wird. Dieses von der Vorrichtung zur Zerstäubung eingetragene Zu­ satzmedium erlaubt dabei die Verwendung von Schweröl in einer selbstsaugenden Treib- und Mischdüse. Da für Schweröl sowohl zur Zerstäubung als auch als Treib­ medium meist nur Heißdampf in Betracht kommt, ist bei Vorrichtungen nach dem Stand der Technik der Wasser­ eintrag bei der Gemischzubereitung von einem zu ver­ brennenden Schwerölgemisch zu hoch. Aufgrund der hö­ heren Saugleistung (d. h. weniger benötigten Treibme­ diums) ist mit dem erfindungsgemäßen Treib- und Mischverfahren eine heißdampfbeschleunigte Schweröl­ verbrennung möglich, die bei Bedarf auch gepulst aus­ geführt werden kann.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen werden in den übrigen Unteransprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Treib- und Mischdüse sowie das Verfahren zu deren Betrieb werden in der nachfolgen­ den Beschreibung näher erläutert, wobei die einzige Figur, die eine erfindungsgemäße Treib- und Mischdüse im Einsatz zeigt, zur Erklärung mit herangezogen wird.

Die Figur zeigt eine erfindungsgemäße Treib- und Mischdüse 1, die einen Kernkörper, der aus einem Kernkörpervorderteil 3 und einem Kernkörperende 4 besteht, enthält. Das Kernkörpervorderteil 3 sowie das Kernkörperende 4 sind über Stege 14 verschiebbar miteinander verbunden. Zwischen Kernkörpervorderteil 3 sowie Kernkörperende 4 sind Düsenschlitze zur Aus­ strömung eines Treibmediums angeordnet, die als den Kernkörper umlaufender Ringspalt 2 ausgeführt sind. Selbstverständlich sind auch andere Anordnungen, zum Beispiel eine Vielzahl nebeneinanderliegender Einzel­ schlitze bzw. Einzellöcher, die den Umfang des Kern­ körpers umgeben, möglich. Trotz der Unterbrechung des Kernkörpers durch den Ringspalt 2 weist dieser im wesentlichen eine Tropfenform auf. Die Tropfenform ist bei der vorliegenden Erfindung nicht zwingend (es sind auch kegelförmige oder gar flache Stirnseiten des Kernkörpers möglich), wegen des geringen Strö­ mungswiderstandes ist die Tropfenform jedoch vorteil­ haft. Aus dem Ringspalt 2 strömt Treibmedium 5. Der Hauptanteil des austretenden Freistrahls schmiegt sich dabei infolge des Coanda-Effektes an die äußere Oberfläche des Kernkörperendes 4 an. Bei der Gestal­ tung des Kernkörperendes 4 ist darauf zu achten, daß im Bereich des Ringspaltes keine zu kleinen Krüm­ mungsradien auftreten, da es sonst zu einem Ablösen der Strömung des Treibmediums 5 kommen könnte. Die hohe Geschwindigkeit des an der Außenoberfläche des Kernkörperendes 4 entlangströmenden Treibmediums und des entsprechend niedrigen Druckes sorgt dafür, daß ein Sogmedium 8 in Abführrichtung 9 angesogen wird. Dieses wird sodann von dem Treibmedium 5 mitgerissen, wobei sich ein Gemisch 10 bildet, das in Abführrich­ tung 9 abströmt. Die Abführrichtung 9 wird im wesent­ lichen durch die Anordnung des Kernkörpervorderteils 3, des Kernkörperendes 4 sowie dem dazwischenliegen­ den Ringspalt 2 bestimmt. Das Kernkörpervorderteil 4 weist im Bereich des Ringspaltes 2 eine scharfe Kante auf, die dazu führt, daß die Strömung des Treibmedi­ ums 5 in diesem Bereich abreißt. Statt dessen strebt das ausströmende Treibmedium aufgrund des Coanda-Ef­ fektes der allmählichen Kurve des Kernkörperendes 4 nach. Neben diesem in Abführrichtung 9 strömenden Treibmedium wird also auch das Sogmedium 8 in diese Richtung mitgerissen. Die Coanda-Geometrie des Ring­ spaltes 2 kann hierbei auf verschiedene Weisen reali­ siert werden. Neben der in der Figur gezeigten Form (im wesentlichen rechteckiger Kantenquerschnitt im Bereich des Kernkörpervorderteils 3, allmählich abge­ rundete Kurvenform im Bereich des Kernkörperendes 4) sind selbstverständlich weitere Formen nach dem Stand der Technik möglich (spitzwinklige Ausführungen des Kantenquerschnitts des Kernkörpervorderteils 3, etc.).

Die Strömung wird außerdem durch den den Kernkörper umfassenden Hohlkörper, der als Lavaldüse mit einer Einschnürung ausgeführt ist, kanalisiert. Der Kern­ körper wird von Halterungen 11 in einer definierten Lage gehalten. Dabei ist darauf zu achten, daß die Längsachse des Kernkörpers mit der Mittelachse der Lavaldüse zusammenfällt. Die Halterungen 11, von de­ nen vorzugsweise mehrere über den Umfang des Kernkör­ pers verteilt sind, sind zum Teil innen hohl, so daß sie der Zuführung von Treibmedium in das Innere des Kernkörpers dienen können. Außerdem erfolgt durch die Halterungen auch die Versorgung der Vorrichtung zur Zerstäubung 12 mit flüssigen Zusatzmedien (Leichtöl, Schweröl und Heißdampf oder andere Trägerstoffe).

Der Kernkörper wird außerdem von den Halterungen 11 so getragen, daß sich die Düsenschlitze bzw. der Ringspalt 2 im Bereich der Einschnürung 13 der Laval­ düse befinden. Auf diese Weise kann eine besonders hohe Düsenleistung, das heißt eine sehr hohe Menge an Sogmedium 8 pro Einheit einströmenden Treibmediums 5 erzielt werden. Das Kernkörperende 4, welches im we­ sentlichen konisch gestaltet ist, weist einen in Ab­ führrichtung 9 sich verjüngenden Querschnitt auf. Diese Querschnittsverringerung korrespondiert mit einer gleichzeitigen Erweiterung des Innenquer­ schnitts der Lavaldüse 6 im Bereich des Auslaufs der Lavaldüse. Der konische Abschnitt des Kernkörpers sowie der Auslauf der Lavaldüse 6 bilden somit eine Venturi-Düse, die neben dem eingangs erwähnten Coan­ da-Effekt sowie der den Körper umgebenden Lavaldüse für die hohe Saugleistung der erfindungsgemäßen Treib- und Mischdüse sorgt.

Außerdem ist auf eine geeignete Breite des Spaltes 7 zwischen dem größten Querschnitt des Kernkörpers so­ wie der Einschnürung 13 der Lavaldüse 6 zu achten.

Die bezogene Spaltgröße, d. h. das Verhältnis des ge­ ringsten Innendurchmessers der Lavaldüse 6 zu dem größten Außendurchmesser des Kernkörpers, sollte in einem Bereich von 1,02 : 1 bis 1,6 : 1 liegen.

Die Einstellung eines gewünschten Mischverhältnisses in dem Gemisch 10 (d. h. die Verteilung der Anteile von Treibmedium zu Saugmedium) kann auf verschiedene Weisen erfolgen. Zunächst ist es möglich, die Aus­ trittsfläche der Düsenschlitze bzw. die Breite des Ringspaltes 2 zu variieren, indem mittels Stegen 14, die auf eine nicht näher dargestellte Weise ver­ schiebbar gelagert sind, der Abstand zwischen dem Kernkörpervorderteil 3 und dem Kernkörperende 4 ver­ ändert wird. Damit ist eine Verringerung der Menge des einströmenden Treibmediums 5 bzw., bei einem gleichbleibenden Massenstrom, eine Erhöhung der Ge­ schwindigkeit des einströmenden Treibmediums 5 und ein damit noch weiter erniedrigter Druck (verstärkter Coanda-Effekt) möglich. Außerdem besteht die Möglich­ keit, den Kernkörper entlang seiner Längsachse (bzw. der Mittelachse der Lavaldüse 6) zu bewegen. Dies geschieht mittels einer in der Figur nicht näher dar­ gestellten Vorrichtung. Diese Vorrichtung zum Ver­ schieben des Kernkörpers kann entweder im Wandbereich der Lavaldüse 6 untergebracht sein (in diesem Falle sind die Halterungen 11 fest mit dem Kernkörper ver­ bunden). Es ist jedoch auch möglich, die Halterungen 11 fest an der Lavaldüse zu befestigen und eine Rela­ tivverschiebung zwischen den Halterungen und dem Kernkörper durch eine im Kernkörper untergebrachte Vorrichtung zur Verschiebung des Kernkörpers, um zum Beispiel ein gewünschtes Gas/Luft-Verhältnis einzu­ stellen usw., zu realisieren.

Die Ansaugleistung, das heißt die Menge angesogenen Sogmediums 8 pro Einheit ausströmenden Treibmediums 5, wird tendenziell geringer, wenn der Ringspalt 2 (d. h. die Düsenschlitze) sich aus dem Bereich der Einschnürung 13 der Lavaldüse 6 entfernen. Dies kann im Extremfall dazu führen, daß der Kernkörper nicht mehr umhüllt ist (bei einem Verschieben des Kernkör­ pers entgegen der Abführrichtung 9). In diesem Fall wird der Kernkörper frei umströmt, die Ansaugleistung (ausschließlich aufgrund des Coanda-Effektes) ist relativ gering.

Bei einem Verschieben des Kernkörpers in Abführrich­ tung 9 nimmt die Breite des Spaltes 7 beträchtlich zu, so daß die Wechselwirkung zwischen dem konischen Abschnitt des Kernkörpers und dem Auslauf der Laval­ düse 6 stark vermindert wird. Dies kann im Extremfal­ le zu einem Absinken der Ansaugleistung des Sogmedi­ ums 8 bis auf das Niveau einer kreiszylindrischen Umhüllung führen. Selbstverständlich ist es auch mög­ lich, die Menge zugeführten Treibmediums 5 und damit auch die Menge des angesogenen Sogmediums 8 über eine Vorrichtung zur Mengenregulierung des Treibmediums 5, zum Beispiel ein einfaches Ventil, zu regulieren.

Bei einer erfindungsgemäßen Treib- und Mischdüse 1 ist es ausreichend, für eine festgelegte Kombination von Treibmedium 5 und Sogmedium 8, die Mengenverhält­ nisse einmalig festzulegen. Dieses gewünschte Mengen­ verhältnis bleibt auch bei Erhöhung der Treibmedium­ zufuhr bzw. bei Verringerung derselben in weiten Grenzen relativ konstant, da sich das Treibmedium stets die gewünschte Menge Sogmedium ansaugt. Es kön­ nen daher, ohne großen Aufwand für die Steuerung, verschiedene Lastzustände gefahren werden, ohne daß die Zuführung für das Sogmedium 8 nachgeregelt werden müßte.

Es ist sogar möglich, die erfindungsgemäße Treib- und Mischdüse 1 im Pulsbetrieb zu fahren. Hierbei ist es möglich, Pulsfrequenzen bis zu 2,5 Hz zu erzielen.

Die Treib- und Mischdüse 1 enthält eine Steuervor­ richtung, die mit der Vorrichtung zur Regulierung der Größe des Düsenschlitzes, der Vorrichtung zum Ver­ schieben des Kernkörpers sowie der Vorrichtung zur Mengenregulierung des Treibmediums in Verbindung steht. Die Steuervorrichtung ermöglicht, in weiten Grenzen beliebige Mischverhältnisse zwischen Treib­ medium 5 und Sogmedium 8 einzustellen, da die drei obengenannten Vorrichtungen zum Variieren des Misch­ verhältnisses zentral gesteuert werden. So ist es zum Beispiel möglich, bei fest vorgegebenen Sollwerten für die Massenströme von Sogmedium und Treibmedium, die Vorrichtung zur Regulierung der Größe der Düsen­ schlitze, die Vorrichtung zum Verschieben des Kern­ körpers sowie die Vorrichtung zur Mengenregulierung des Treibmediums in eine fest vorgegebene Stellung, vorzugsweise motorbetrieben, zu setzen. Selbstver­ ständlich kann die Gemischzusammensetzung auch wäh­ rend des Betriebes der Treib- und Mischdüse 1 erfol­ gen. Dies kann auch automatisiert, zum Beispiel nach Maßgabe einer Sonde zur Messung der Zusammensetzung von Gasen, geschehen. Hierbei stellt eine, in der Figur nicht dargestellte, Sonde zur Messung der Zu­ sammensetzung von Gasen die Gaszusammensetzung des Gemisches 10 fest. Hierbei ist darauf zu achten, daß die Sonde zur Messung der Zusammensetzung von Gasen an einer Stelle angeordnet ist, an der Sog- 8 und Treibmedium 5 ausreichend verwirbelt sind. Bei der Sonde zur Messung der Zusammensetzung von Gasen sowie der Steuervorrichtung kann auf kostengünstige Stan­ dardbauteile zurückgegriffen werden (zum Beispiel aus dem PKW-Bereich bekannte λ-Sonden etc.).

Mit der vorliegenden Erfindung kann ein Sogmedium entweder nur gefördert oder auch gefördert und mit dem Treibmedium 5 gemischt werden. Als Treibmedien 5 kommen hierbei vor allem im wesentlichen gasförmige Brennstoffe, Luft oder Heißdampf in Frage. Als Saug­ medien 8 können Luft, im wesentlichen gasförmige Brennstoffe oder kornartige Feststoffe verwendet wer­ den.

So ist es zum Beispiel möglich, als Treibmedium 5 Propan zu verwenden und als Sogmedium 8 Umgebungs­ luft. Mit der erfindungsgemäßen Treib- und Mischdüse 1 läßt sich auf diese Weise aufgrund der sehr hohen Ansaugleistung auch ohne Druckluftzufuhr ein Gemisch erzeugen, das bei Verbrennung eine absolut oxidieren­ de Flamme zeigt, d. h. das Verhältnis von Treibmedium 5 zu Sogmedium 8 kann bis 1 : 30 betragen.

Es ist jedoch auch möglich, Druckluft als Treibmedium einzusetzen und als Sogmedium ein brennbares Gas mit geringem Brennwert. Es ist selbstverständlich auch möglich, unter Druck stehendes verdampftes Benzin oder Leichtöl als Treibmedium einzusetzen, zum Bei­ spiel zerstäubtes und verdampftes Leichtbenzin. Flüs­ sigkeiten wie etwa Schweröl sollten jedoch aus­ schließlich über die Vorrichtung zur Zerstäubung 12 zugeführt werden.

Einsatzgebiete für die erfindungsgemäße Treib- und Mischdüse 1 sind zum Beispiel der Bergbau (gezielte Belüftung von Schächten) oder das durch Mischen von kalten und heißen Reaktionsatmosphären in Ofen- und Trockenanlagen. Es ist jedoch auch möglich, feste Stoffe, die eine gewisse Korngröße nicht überschrei­ ten, mit der erfindungsgemäßen Treib- und Mischdüse zu fördern. Hierbei ist lediglich darauf zu achten, daß der Spalt 7 deutlich größer ist als das zu för­ dernde Korn, ein Verstopfen des Ringspaltes 2 ist dagegen praktisch ausgeschlossen, da das Treibmedium 5 eine selbstreinigende Wirkung ausübt. Einsatzgebie­ te für die Förderung von kornartigen Feststoffen kann zum Beispiel in der Silotechnik (Landwirtschaft, Bau­ gewerbe etc.) gegeben sein. Das Hauptanwendungsgebiet dürfte jedoch die Aufbereitung von Gemischen aus Heißdampf, gasförmigen Brennstoffen sowie Luft zum Zwecke der Industriebefeuerung oder auch für den Be­ trieb von Kolbenmotoren und Turbinen sein.

Die erfindungsgemäße Treib- und Mischdüse 1 besitzt eine Vorrichtung zur Zerstäubung 12 flüssiger Zusatz­ medien. Hierdurch ist es möglich, Öle, auch Schwer­ öle, vorzugsweise unter Druck zu zerstäuben und somit dem Gemisch 10 beizumengen. Mit der vorliegenden Er­ findung wird erstmals eine freie heißdampfbeschleu­ nigte Schwerölverbrennung möglich. Für Schweröl ist zur Beschleunigung sowie zur Zerstäubung vorzugsweise Heißdampf zu verwenden (es ist jedoch auch die Ver­ wendung von Preß- und Heißluft als Treibmedium mög­ lich). Aufgrund der sehr hohen Ansaugleistung ist bei der erfindungsgemäßen Treib- und Mischdüse nur rela­ tiv wenig Treibmedium (in diesem Falle zum Beispiel Heißdampf) vonnöten, um die stöchiometrisch ausrei­ chende Menge an Luft als Sogmedium zu fördern. Dies führt dazu, daß das Gemisch, welches aus der Treib- und Mischdüse heraustritt (bestehend aus Treibmedium, Sogmedium sowie mit vorzugsweise Heißdampf zerstäub­ ter Flüssigkeit) einen relativ niedrigen Wassergehalt aufweist. Damit ist dieses Gemisch ohne Einschränkung zur Verfeuerung geeignet. Es ist jedoch darauf zu achten, daß die Dosierung des flüssigen Zusatzmedi­ ums, das aus der Vorrichtung zur Zerstäubung 12 aus­ tritt, in Einklang mit dem zugeführten Massenstrom von Treibmedium 5 bzw. Sogmedium 8 steht. Die Dosie­ rung bzw. Regelung kann dabei wiederum von der Steu­ ervorrichtung übernommen werden, die eine im Bereich des Auslaufs der Lavaldüse liegende Sonde zur Messung der Zusammensetzung von Gasen umfassen kann. Es ist jedoch auch möglich, die dosierte Menge flüssigen Zusatzmediums im wesentlichen konstant zu halten und nach Maßgabe der Steuervorrichtung die Vorrichtung zur Regulierung der Größe der Düsenschlitze, die Vor­ richtung zum Verschieben des Kernkörpers sowie die Vorrichtung zur Mengenregulierung des Treibmediums zu steuern.

Claims (14)

1. Treib- und Mischdüse (1) mit einem Hohlkörper (6), mit einem in dem Hohlkörper angeordneten Kernkörper (3, 4), wobei zwischen dem Kernkörper und dem Hohlkörper ein Ringkanal (7) gebildet wird, mit einer Zuleitung für ein Treibmedium in das Innere des Kernkörpers, mit mindestens einem Düsenschlitz (2) am Umfang des Kernkörpers für den Austritt des Treibmediums (5), wobei der Kernkörper in Abführrichtung (9) hinter dem Dü­ senschlitz einen sich verjüngenden konischen Ab­ schnitt (4) aufweist und wobei die Düsenaus­ trittsöffnung derart angeordnet ist, daß sich der Hauptteil des austretenden Treibmediums an die äußere Oberfläche des konischen Abschnitts des Kernkörpers anschmiegt und mit einer Ein­ trittsöffnung in den Ringkanal für ein Sogmedium (8), das vom Treibmedium angesaugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper als sich in Abführrichtung (9) erstreckende Lavaldüse (6) ausgeführt ist und daß sich der Düsenschlitz im Bereich der Einschnürung (13) der Lavaldüse befindet.

2. Treib- und Mischdüse nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der geringste Innendurchmesser der Lavaldüse zu dem größten Außendurchmesser des Kernkörpers in einem Verhältnisbereich von 1,02 : 1 bis 1,6 : 1 steht.

3. Treib- und Mischdüse nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kernkörper (3, 4) im Wesentlichen tropfenförmig ist.

4. Treib- und Mischdüse nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Düsenschlitze als um den Kernkörper umlaufender Ringspalt (2) ausgeführt sind.

5. Treib- und Mischdüse nach mindestens einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Vorrichtung zur Regulierung der Größe der Düsenschlitze enthält.

6. Treib- und Mischdüse nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß diese eine Vorrichtung zum Verschieben des Kernkörpers (3, 4) entlang der Mittelachse der Lavaldüse (6) enthält.

7. Treib- und Mischdüse nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß diese eine Vorrichtung zur Mengenregu­ lierung des Treibmediums enthält.

8. Treib- und Mischdüse nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kernkörper (3, 4) an dem in Abführ­ richtung weisenden Ende eine Vorrichtung zur Zerstäubung (12) flüssiger Zusatzmedien auf­ weist.

9. Treib- und Mischdüse nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine mit jeweils zumindest der Vorrichtung zur Regulierung der Größe der Düsenschlitze, der Vorrichtung zum Verschieben des Kernkörpers, der Vorrichtung zur Mengenregulierung des Treibmedi­ ums oder der Vorrichtung zur Zerstäubung flüssi­ ger Zusatzmedien in Verbindung stehende Steuer­ vorrichtung, die eine im Bereich des Auslaufs der Lavaldüse (6) liegende Sonde zur Messung der Zusammensetzung von Gasen umfaßt, enthält.

10. Treib- und Mischverfahren zum Betrieb der Treib- und Mischdüse nach mindestens einem der Ansprü­ che 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Treibmedium (5) Luft, Heißdampf oder im Wesent­ lichen gasförmige Brennstoffe verwendet werden.

11. Treib- und Mischverfahren nach der Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Sogmedium (8) Luft, im wesentlichen gasförmige Brennstoffe oder kornartige Feststoffe verwendet werden.

12. Treib- und Mischverfahren nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzmedium flüssige Brennstoffe oder mit Heißdampf beaufschlagte flüssige Brennstoffe verwendet werden.

13. Treib- und Mischverfahren nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Einströmen des Treibmediums (5) bzw. des Zusatzmediums (12) gepulst ausgeführt wird.

14. Treib- und Mischverfahren nach Anspruch 13, da­ durch gekennzeichnet, daß die Pulsfrequenz mehr als 5 Hz beträgt.