DE19953754A1 - Vorrichtung zur Mischfeldsteuerung für Kegelstrahldüsen - Google Patents

Vorrichtung zur Mischfeldsteuerung für Kegelstrahldüsen

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DE19953754A1
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Helge Hinneberg
Marion Liesigk
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Hinneburg Helge 06905 Bad Schmiedeberg De
Liesigk Marion 06766 Wolfen De
SCHINDLER, ERHARD, 89597 MUNDERKINGEN, DE
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Abstract

Die Steuerungsmöglichkeit von herkömmlichen Kegelstrahldüsen und Kegelstrahldralldüsen zum Mischen von Fluiden ist sehr eingeschränkt und erfolgt meist über Druckvariation bzw. statische Komponenten. DOLLAR A Die Erfindung bietet die Möglichkeit durch dynamische Steurung selbst bei geringen Vordrücken und variierenden Dichtestrukturen eine hochturbulente Mischfeldstruktur und damit höchste Homogenität zu gewährleisten. Darüber hinaus ist sie auf Grund ihrer online-Sensorik in jeden Qualitätssicherungsprozeß integrierbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Mischfeldsteuerung ihr Kegelstrahldüsen zum Mischen eines ersten und eines zweiten oder weiterer Fluide, insbesondere einer Flüssigkeit und eines Gases oder anderer Flüssigkeiten und die gezielte, stufenlose Steuerung der Mischfeldstruktur auch ohne Variation des Vordrucks.
Aus dem Stand der Technik sind Kegelstrahldüsen bekannt.
Durch die bekannten Kegelstrahldüsen werden Fluide gemischt, die der Vorrichtung unter hohem Druck zugeführt werden, um eine homogenen Tröpfchenverteilung in der zerstäubten Flüssigkeit zu erhalten. Bei Wasser beispielsweise liegt der Vordruck in der Größenordnung von 10 bar. Dieser hohe Vordruck macht es erforderlich, daß die mit der Flüssigkeit in Berührung kommenden Teile der Vorrichtung aus teuren korrosionsbeständigen Materialien angefertigt werden müssen und bei hohen Vordrücken die durch Druckvariation des Vordruckes erreichten Regelungsmöglichkeiten gering sind. Bei Prozessen, bei denen nur mit geringen Vordrücken gearbeitet werden kann, wird auch nur ein geringes Homogenitätsniveau der Mischung erreicht. Es wir daher versucht durch geeignete Maßnahmen, wie den Einbau von drallerzeugenden Elementen die Mischfeldstruktur zu verbessern.
Auch Kegelstrahldralldüsen sind aus dem Stand der Technik bekannt.
Bei all diese Maßnahmen, die darauf abzielen, eine hochturbulente Mischfeldstruktur zu erzeugen handelt es sich um statische Komponenten, die durch langwierige Versuche für die jeweiligen Fluide optimiert werden müssen. Eine minimale Regulierungsfunktion kann dann nur noch durch Variation des Vordrucks erreicht werden. Variationen in der Zusammensetzung der Fluide können nicht ausgeglichen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zur Mischfeldsteuerung zu schaffen, die unabhängig von hohen oder niedrigen Vordrücken und unabhängig von Zusammensetzung und Dichteunterschieden der Fluide in der Lage ist, Mischungen von höchster Homogenität zu erzeugen, indem sie durch dynamische Regulierungsmöglichkeiten ständig eine hochturbulente Mischfeldstruktur gewährleistet.
Diese Aufgabe wird bei der Mischfeldsteuerung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Mittelachse der Kegelstrahldüse ein oder mehrere Zuführungskanäle für Fluide eingeführt werden, die in einer oder mehreren turbulenzerzeugenden vorspringenden Flächen in der Vorkammer und einem steuerbaren turbulenzerzeugendem Element in der Düsenkammer enden.
Das turbulenzerzeugende Element in der Düsenkammer, das in seiner Gesamtheit in etwa die verkleinerte Form der Düsenkammer widerspiegelt, besteht aus einzelnen Lamellenscheiben und flexiblen Distanzstücken. Diese können über ihre Lagerung auf einer gemeinsamen Achse mittels der externen Steuerung in ihrem Abstand so variiert werden, daß, je nach jeweiliger Dichtestruktur der Fluide der Abstand einem geraden Bruchteil des Eigenschwingungsverhaltens X entspricht und somit eine optimale Turbulenzstruktur in der Düse aufgebaut werden kann.
Der zweite Regelmechanismus ist in der Lage, das Gesamtsystem von turbulenzerzeugenden Flächen, Zuführungskanälen und turbulenzerzeugendem Element innerhalb der Vor- und Düsenkammer zu verschieben, um eine Variation der Durchflußgeschwindigkeit zu erreichen.
Die Steuerung erfolgt dabei vorzugsweise durch die Auswertung der Turbulenzstruktur am Düsenende mittels berührungsloser Sensorik, vorzugsweise Ultraschall, wobei dieses Sensorelement zugleich noch zur Turbulenzverstärkung genutzt werden kann.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Mischfeldsteuerung für Kegelstrahldüsen zum Mischen von Fluiden, Fluiden/Gase mit einem oder mehreren Zuführungskanälen für Fluide/Gase die in einer oder mehreren turburlenzerzeugenden vorspringenden Flächen (1) in der Vorkammer und einem steuerbaren turbulenzerzeugenden Element (2) in der Düsenkammer enden.
2. Vorrichtung zur Mischfeldsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die turbulenzerzeugenden Flächen (1) und das turbulenzerzeugende Element (2) auf der als Zuführungskanäle ausgebildeten Düsenmittelachse angeordnet sind und sich durch eine außerhalb der Düsenkammer angeordnete Steuerung (7) in der Düse verschieben lässt.
3. Vorrichtung zur Mischfeldsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine oder mehrere zusätzliche turbulenzerzeugende vorspringende Flächen (1) in der Vorkammer der Kegelstrahldüse die einzuleitenden Fluide vor Eintritt in die Düsenkammer einen maximalen Drall erhalten.
4. Vorrichtung zur Mischfeldsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das turbulenzerzeugende Element (2) in der Düsenkammer aus einzelnen Lamellen (3) aufgebaut ist, die in ihrer Gesamtheit in etwa den Verlauf der Kegelstrahldüse widerspiegeln.
5. Vorrichtung zur Mischfeldsteuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Lamellen (3) des turbulenzerzeugenden Elementes (2) mittels flexiblen Abstandshaltern (4) auf einer Achse angeordnet sind und die Abstände der einzelnen Lamellen (3) über die extern angeordnete Steuerung (7) verändert werden können.
6. Vorrichtung zur Mischfeldsteuerung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die externe Steuerung (7) vorzugsweise durch die berührungslose Analyse der Mischfeldstruktur (5), vorzugsweise Ultraschall, am Ende der Düsenöffnung reguliert wird.
7. Vorrichtung zur Mischfeldsteuerung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor zur Analyse der Mischfeldstruktur (5) zugleich zur Turbulenzverstärkung genutzt werden kann.
5. Vorrichtung zur Mischfeldsteuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Düsenausgang nächstliegende Lamelle (6) als Kegelstrahldüse ausgebildet ist und die Zuführung eines weiteren Fluides oder Gases ermöglicht.
9. Vorrichtung zur Mischfeldsteuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Teile des turbulenzerzeugenden Elementes (2) beweglich gelagert sind.
10. Vorrichtung zur Mischfeldsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß turbulenzerzeugende vorspringende Flächen (1) und turbulenzerzeugendes Element (2) vorzugsweise aus nichtmetallischen Materialien sind bzw. Metalle mit einer Ummantelung mit hoher Schlagzähigkeit versehen sind.
DE19953754A 1999-11-09 1999-11-09 Vorrichtung zur Mischfeldsteuerung für Kegelstrahldüsen Withdrawn DE19953754A1 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE605442C (de) * 1934-11-10 Boernecke & Borchart Vorrichtung fuer das Verfahren zur Regelung der Foerdermenge von Injektoren, bei denen das Treibmittel und das Foerdergut unter gleichem statischem Druck stehen
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