DE2155188C - Verfahren und Vorrichtung zum Mischen von Fluidströmen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Mischen von Fluidströmen, von denen wenigstens einer dieser Ströme in Teilströme aufgelöst wird, bevor er in die anderen Ströme eindringt. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

In der Heizungs-, Lüftungs- und Trocknungstechnik und in anderen technischen Gebieten sind zahlreiche Verfahren zum Mischen von Fluidströmen bekannt. Man wendet sie z. B. am, wenn ein heißer Gasstrom mit einem kalten Luftstrom vermischt oder wenn zwei Ströme verschiedener Flüssigkeiten vermengt werden sollen.

Bekannt ist, einen schmalen Fluidstrom mit Hilfe eines »Brauserohres« in einen anderen Strom zu leiten. Der schmale Strom tritt an einen Ende axial in das Rohr ein, verläßt das Rohr durch zahlreiche öffnungen in der Wand und mischt sich dann mit dem breiten Strom, der außen vorbeistreicht. Diese Vorrichtung bringt nur dann eine ordentliche Verteilung des schmalen Stromes im breiten zustande, wenn die Summe aller Austrittsflächen des Brauserohres erheblich kleiner ist als.die Zuströmfläche. Bei Erfüllung dieser Forderung erfährt der schmale Strom aber hohen Bewegungswiderstand.

Ein anderes bekanntes Verfahren besteht darin,

den »schmalen« Luftstrom axial in ein rotierendes Rohr eintreten und radial durch Wandoffnungen austreten zu lassen. Das rotierende Rohr verteilt den schmalen Strom ringsum in den breiten Strom, oder, falls es mit einer Abdeckvorrichtung versehen ist, nur in einen Sektor des Außenraumes. Die Vorrichtung ist kompliziert, erfordert Antriebsenergie und verteilt den schmalen Strom nur dann ontentUcfa, wenn die obengenannte Forderung bezüglich der Ein» und Austrittsflächen erfüllt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eme eute Verteilung des schmalen Flindstrome» im brei-'en Fluidstrom zustande zu bringen, ohne daß dafür ein hoher Energieaufwand oder großer konstruktiver Aufwand erforderlich ist. _„,,_, ,.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß jeder in Teiktröme aufzulösende Fluidstrom so in ein Rohr eingeleitet wird, daß er darin tine Drehbewegung ausführt und durch die Zentrifugalkraft zu einem Stromband verformt wird, das dann durch mehrere öffnungen in der Rohrwandung ;;us dem Rohr austritt. · ,

Die Verformung des in das Rohr eingeleiteten schmalen Fluidstromes zu einem breiten Stromband erfolgt auf einer verhältnismäßig kurzen Wegstrecke, so daß der Bogenwinkel zwischen der Eintrittsöffnung und den Austrittsöffnungen in Umfangsrichtung des Rohres weniger rh 180 betragen kann. Dabei ist der Winkel, unter dem sich der schmale Fluidstrom über die Innenfläche der Rohrwand ausbreitet, ungewöhnlich groß, d. h., die Breite dieses Strombandes beträgt ein Vielfaches der Breite des in das Rohr eintretenden Fluidstromes.

In Ausgestaltung der Erfindung werden wenigstens zwei in Teilsiröme aufzulösende Fiuidströme durch getrennte öffnungen in das Rohr eingeleitet, so daß sie sich infolge ihrer Ausbreitung untereinander vermischen können.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung, die mehrere Ausführungsbeispiele für eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens darstellt, näher erläutert. Mit diesen Beispielen sind aber die Ausführungsmöglichkeiten keineswegs erschöpft.

Die Fig. 1 und 2 zeigen schematisch im Quer- und Längsschnitt eine der Vorrichtungen, mit denen das Verfahren gemäß der Erfindung ausgeübt werden kann. Die Schnittebenen sind durch die Buchstaben A -B in F i g. 2 und C-D in F i g. 1 gekennzeichnet.

In den Figuren deuten die Pfeile 1 den schmalen Strom an, der durch das enge Rohr 2 annähernd tangential in das weitere Rohr 3 tritt, dort auf einer Kreis- oder Schraubenbahn innen an der Rohrwand entlang streicht, dabei der Zentrifugalkraft ausgesetzt ist und durch mehrere öffnungen 4 das Rohr verläßt. In die Teilströme 5 aufgelöst, dringt er in den breiten Strom ein, der durch die Pfeile 6 angedeutet ist. Die Teilströme vermischen sich auf kurzem Weg im Raum 7 mit dem breiten Strom. Der Mischweg ist um so kürzer, je schmaler die Teilströme und je höher ihre Turbulenz ist.

Das Verfahren gemäß der Erfindung erzielt seine Vorteile hauptsächlich dadurch, daß die Zentrifugalkraft den schmalen Strom 1 auf seiner kreis- oder schraubenförmigen Bahn im Rohr 3 auf verhältnismäßig kurzer Wegstrecke zu einem breiten Stromband verformt. In Fig. 3 sind einige der Stromfäden 8 angedeutet, die nahe der Rohrwand in tan-

gentialer und tangential-axialer Richtung verlaufen. Unterlage der Strom 1 nicht der Zentrifugalkraft, so würde er sich unter einem Winkel von 10 bis 20° über die Innenfläche der Rohrwand ausbreiten und nicht unter dem viel größeren Winkel, den Messungen in einem Rohr der dargestellten Art zeigen. Infolge des Ausbreite inkels ergießt sich der Strom viel gleichmäßiger aus den öffnungen 4 als bei bekannten Vorrichtungen. Lenkende Bauteile oder Antriebs- or^ine sind nicht nötig. Auch kann die Summe aller » Austrittsflächen des Rohres 3 größer als die Eintrittsfläche sein. Die Teflsiröme brauchen also beim Austritt ans dem Rohr nicht eingeschnürt zu werden; sie können mit geringem Widerstand austreten.

Die Fi g. 4 zeigt eine zweite Form der Vorrichtung für die Durchführung des erfindungsgemäCen Verfahrens. Im Rohr 3 vereinigen sich zunächst die beiden »schmalen« Ströme 9 und 10; dann gehen sie außerhalb des -Rohres als Gemischstrahlen in den breiten Strom 11 über. In der ersten Stufe dieses Mischverfahrens — hier gezeigt für drei Ströme — wird die vorteilhafte Tatsache genützt, daß die breiten und dünnen Strombänder, die von der Zentrifugalkraft im Rohr 3 erzeugt werden und die sich überlasern wegen ihrer großen Berührungsflache intensiv vScheTkönnen Stifte oder andere Körper innen alÄohrS verstärken die Mischwirkung.

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öffnungen für die schmalen T'Hstrahlen kreisfonn.g auszubUden. In kurzen auf d* öffnungen gesetzten Rohren können sich auch Körper befinden, die den austretenden Strahlen Dreh- oder Turbulenzbewegangen aufzwingen. Austrittsöffnungen kennen auch an len flachen oder sonstwie geformten Enden der Rohre angeordnet sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Mischen von Fluidströmen, von denen wenigstens einer dieser Ströme in Teilströme aufgelöst wird, bevor er in die anderen Ströme eindringt, dadurch gekennzeichnet, daß jeder in Teilströme aufzulösende Fluidstrom so in ein Rohr eingeleitet wird, daß er darin eine Drehbewegung ausführt und durch die Zentrifugalkraft zu einem Stromband verformt wird, das dann durch mehrere öffnungen in der Rohrwandung aus dem Rohr austritt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Fiuidströme, die in Teilstrome aufgelöst werden sollen, durch getrennte öffnungen in das Rohr eingeleitet werden.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zylindrisches Rohr (3) mit einem tangential in dasselbe einmündenden düsenartigen Einlaß (2) für den aufzulösenden Fluidstrom (1) und mit mehreren, sowohl seitlich als auch in Umfangsrichtung des Rohres (3) gegenüber dem Einlaß (2) versetzen, im wesentlichen radial ausmündenden Auslassen (4) versehen ist.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zylindrische;: Rohi (3) mit zwei oder mehr in Abstand voneinander liegenden, tangential in das Rohr (3) einmünd* :den düsenartigen Einlassen (2) für je einen Fluidstrom (9,11) und mit zwischen diesen Einlassen liegenden, aber gegen dieselben in Umfangsrichtung des Rohres (3) versetzten, im wesentlichen radial ausmündenden Auslassen (4) versehen ist.