DE2844983C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen von zwei Fluiden nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE-PS 10 14 397 ist eine Vorrichtung zum Mischen von zwei Fluiden bekannt mit einem Hauptteil, einem ersten Zulei­ tungsstutzen an dem Hauptteil, an den eine Zuleitung für ein erstes Fluid an­ schließbar ist, einem zweiten Zuleitungsstutzen, einem Ab­ leitungsstutzen an dem Hauptteil für das Gemisch, einem in dem Inneren des Hauptteils angeordneten Rohr, das eine oder mehrere Öffnungen für den Durchtritt des zweiten Fluids aufweist und dessen Achse rechtwinklig zur Strömungsrich­ tung des in dem Hauptteil strömenden ersten Fluids ist, wobei das Rohr an seinem freien Ende verschlossen ist.

Bei der bekannten Vorrichtung ist es jedoch von Nachteil, daß man die Menge des durch die Öffnungen des Rohres austretenden zwei­ ten Fluids nicht einstellen und die Gesamtstrommenge nicht steuern kann.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Mischen von zwei Fluiden zu schaffen, mit der die Gesamtstrommenge unter gleichzeitiger Aufrechterhaltung eines konstanten Mengenverhältnisses der beiden Fluide steuer­ bar ist.

Eine diese Aufgabe lösende Vorrichtung ist in dem Patentanspruch 1 gekennzeichnet.

Erfindungsgemäß läßt sich die Strommenge dadurch steuern, daß auch an einen zweiten Zuleitungsstutzen am Hauptteil eine Zu­ leitung für ein weiteres Fluid anschließbar ist, in dem Haupt­ teil des weiteren ein Absperrglied angeordnet ist, das recht­ winklig zur Strömungsrichtung des in dem Hauptteil strömenden ersten Fluids translatorisch verschiebbar ist und die Rohrachse parallel zur Verschiebungsrichtung des Absperrglieds verläuft, so daß bei der Verschiebung des Absperrglieds in die Offenstel­ lung die Öffnungen des Rohres allmählich freigelegt werden, so daß die Mengenabgabe des durch das Rohr strömende Fluid genau regelbar ist.

Vorzugsweise hat das Hauptteil die Gestalt eines T-Anschluß­ stückes, wobei ein Abgabestutzen mit einem ersten Zuleitungs­ stutzen axial ausgerichtet ist und der zweite Zuleitungsstutzen dazu rechtwinklig liegt.

Damit eine sichere Abdichtung erzielt werden kann, ist das Rohr in einer Bohrung des Absperrglieds angeordnet.

Vorzugsweise wird die Abdichtung beim Verschieben mit einem rings um das Rohr nahe dessen freiem Ende angeordneten tori­ schen Dichtglied und mit einem torischen Dichtglied erzielt, das in einer kreisringförmigen Nut gehalten ist, die in der Bohrung des Absperrglieds in geringem Abstand von dem ab Ab­ sperrglied mündenden Ende der Bohrung ausgebildet ist.

Besonders einfach ist ein konstantes Mengenverhältnis der Fluide dadurch einzustellen, daß die Abmessungen jeder der Öffnungen des Rohres und ihr Zwischenabstand so gewählt sind, daß das Verhältnis der Summe der Flächeninhalte der vom Ab­ sperrglied freigelegten Öffnungen zum Flächeninhalt des Quer­ schnitts des vom Absperrglied im Innern des Hauptteils freige­ legten Durchlasses für jede Stellung des Absperrglieds im Innern des Hauptteils konstant ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar­ gestellt, in der zeigt

Fig. 1 eine Schrägansicht einer erfindungsgemäßen Vor­ richtung und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung gemäß Fig. 1.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung zum Mischen von zwei Fluiden hat einen Hauptteil 34 mit zwei einander gegenüber angeordneten Anschlußstutzen, nämlich einem mit der Fluidzu­ leitung für beispielsweise gasförmigen Sauerstoffträger ver­ bindbaren Zuleitungsstutzen 36 und einem Ableitungsstutzen 38, der mit einer Ableitung verbindbar ist. Die Vorrichtung weist ein Absperrglied 40 auf, das im Innern des Hauptteils 34 der Vorrichtung und rechtwinklig zu der von dem Zuleitungsstutzen 36 und dem Ableitungsstutzen 38 bestimmten Richtung mittels einer Betätigungsspindel 42 translatorisch verstellbar ist, welche mit einem Gewinde versehen und mit einem Handrad 44 drehantreibbar ist. Die mit Gewinde versehene Betätigungsspin­ del 42 wirkt mit einem mit Gewinde versehenen Bauteil 46 im Innern des Absperrglieds 40 zusammen. Das Absperrglied 40 ist an seinem unteren Ende kreissegmentförmig so gestaltet, daß der Querschnitt der vom Absperrglied 40 im Innern des Hauptteils 34 des Absperrorgans freigelegten Öffnung sich in seiner Form ähn­ lich dem Mond beim Durchlauf durch eine Finsternis verändert. Das Absperrorgan ist durch Kombinieren mit einem Rohr 48 an die Erfordernisse der Erfindung angepaßt.

Hierfür ist im Hauptteil 34 der Vorrichtung in der Achse der Betätigungsspindel 42 zum Verstellen des Absperrglieds 40 eine Öffnung 50 ausgebildet. Unmittelbar am Auslaß dieser Öffnung 50 ist in der Achse der Betätigungsspindel 42 am unteren Teil der Vorrichtung eine Gewindehülse 52 angeschweißt. Auf diese ist eine an das Zuleitungsrohr 48 angeschweißte Mutter 54 aufge­ schraubt. Das Rohr 48 ist an einem seiner Enden mit einem Ver­ bindungsstück 56 versehen, das mit einer Leitung zum Zuführen eines anderen Fluids, beispielsweise eines gasförmigen Brenn­ stoffs, verbindbar ist. Das andere Ende des Rohrs 48 ist mit einem Stopfen 58 verschlossen, der am unteren Ende der mit Ge­ winde versehenen Betätigungsspindel 42 für das Absperrglied 40 anliegt. Damit das Absperrglied 40 am Rohr 48 verschoben werden kann, ist der mit Gewinde versehene Abschnitt des Absperrglieds 40 über eine entsprechende Länge so aufgebohrt, daß ein mit Gewinde versehenes Bauteil, nämlich das Bauteil 46, ohne Boh­ rung bleibt, wodurch das Absperrglied 40 mittels des Handrades 44 verstellbar wird.

Die genannte nicht aufgebohrte Länge kann beispielsweise bis zu einem Drittel des Durchmessers oder der Länge des Absperrglieds 40 betragen.

Durch den aufgebohrten Abschnitt bzw. die Bohrung 60 bleibt so­ mit ein maschinell exakt bearbeiteter zylindrischer Durchlaß, in dem das Rohr 48 aufgenommen ist. Die Bohrung 60 gleitet am Rohr 48 unter Abdichtung mittels zweier torischer Dichtglieder 62 und 64. Das erste torische Dichtglied 62 ist in geringem Ab­ stand vom oberen freien Ende des Rohrs 48 mittels des Stopfens 58 gehalten, während das zweite torische Dichtglied 64 in einer kreisringförmigen Nut 66 gehalten ist, die in der Innenfläche nahe dem unteren Ende der Bohrung 60 im Absperrglied 40 ausge­ bildet ist.

Das Rohr 48 ist an eine der genannten Mantellinien mit einer bestimmten Anzahl von geeichten Öffnungen 68 perforiert, die verschiedene Durchmesser aufweisen und bei denen die Zwischenabstände und die Durchmesser durch ein entsprechen­ des Versuchsverfahren bestimmt werden, das die angestrebten Gemischeigenschaften, die verwendeten gasförmigen Fluide und auch ihren Anlieferungsdruck, jedoch ferner auch die allgemeinen Betriebsbedingungen der Vorrichtungen berück­ sichtigt, für die das erfindungsgemäße Absperrorgan aus­ gelegt ist, beispielsweise der verwendeten Brenner.

Das Zuleitungsrohr 48 ist durch das Absperrglied 40 hin­ durch mittels des Stopfens 58 am unteren Ende der mit Gewinde versehenen Betätigungsspindel 42 in Anlage gehalten, wobei die torischen Dichtglieder 62 und 64 gegen den gasförmigen Brennstoff in dem Bereich der Bohrung 60 ab­ dichten, der sich zwischen den genannten Dichtgliedern 62 und 64 erstreckt und dessen Länge entsprechend der Ver­ stellung des Absperrgliedes 40 veränderlich ist. Durch Verstellen des Absperrgliedes 40 nach oben ist es somit möglich, die geeichten Öffnungen 68 so freizulegen, daß unter Berücksichtigung der aerodynamischen Faktoren und der Anordnung und der gemäß vorstehender Beschreibung be­ stimmten Durchmesser der Öffnungen 68 der Strom des durch die Öffnungen 68 eingeleiteten gasförmigen Brennstoffs proportional zum Strom des gasförmigen Sauerstoffträgers bleibt, der durch die vom Absperrglied 40 und der Innen­ fläche des Hauptteils 34 des Absperrorgans gebildete Öffnung strömt.

Um einen konstanten Zwischenabstand der Öffnungen 68 zu erhalten, nehmen die Durchmesser der Öffnungen 68, von der untersten zur höchsten Öffnung 68 hin, allmählich zu und verringern sich dann allmählich gemäß einer Variations­ kurve, die der Variationskurve der nach Maßgabe der Ver­ stellung des Absperrgliedes 40 freigelegten Fläche ent­ spricht.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Mischen von zwei Fluiden läßt sich für jede Art von Fluiden verwenden, gleichgültig ob es sich um einen Brennstoff oder Nicht-Brennstoff handelt, um gasförmige oder flüssige Fluide oder gar um Fluidate.

Eine besonders vorteilhafte Anwendung der Mischvorrichtung nach der Erfindung ergibt sich in Verbindung mit zwei gasförmigen Fluiden, beispielsweise gasförmigem Brennstoff, wie Erdgas oder Flüssiggas, und gasförmigem Sauerstoffträger, wie Luft und/oder Sauerstoff. Bei einer solchen Anwendung kann die Mischvorrich­ tung in Strömungsrichtung vor einem Brenner installiert sein, dessen richtiger Betrieb davon abhängt, daß das Verhältnis des Brennstoffs zum Sauerstoffträger innerhalb festgelegter Grenzen gehalten wird.

In diesem Falle läßt sich die Mischvorrichtung gemäß der Erfin­ dung daher zum Versorgen von Brennern mit Vormischung, d. h., Mi­ schung kurz vor dem hinteren Brennerende, verwenden, wenn die Brenner anfänglich für den Betrieb mit Vormischung in großem Abstand stromaufwärts mittels im allgemeinen sperrigen Dosier- bzw. Mischvorrichtungen ausgelegt waren.

Beim gleichen Anwendungsfall lassen sich die Verhältnisse von Brennstoff zu Sauerstoffträger bei der Versorgung von einem oder mehreren Brennern zwischen der völligen Schließstellung der Vorrichtung und ihrer dem maximalen zulässigen Gemischstrom entsprechenden maximalen Offenstellung konstant halten.

Bei einem solchen Anwendungsfall ist eine kombinierte Zuführung von Brennstoff und Sauerstoffträger zu einem oder mehreren Brennern ermöglicht, wobei diese Zuführung über dem gesamten Betriebsbereich durch Betätigen eines einzigen Bauteils steuer­ bar ist, nämlich des die Verstellung des Absperrgliedes betäti­ genden Bauteils.

Daraus ergibt sich eine sehr stark vereinfachte Überwachung und Regelung von über eine erfindungsgemäße Vorrichtung gespeisten Brennern.

Es versteht sich, daß eine Mehrzahl von erfindungsgemäßen Vor­ richtungen gleichzeitig und automatisch betätigt werden können, wenn ihre Handräder entweder durch Kettenzahnräder, die durch eine von einem Servomotor angetriebene Kette miteinander ver­ bunden sind, oder durch diese einzelnen Servomotoren selbst er­ setzt werden, welche mit entsprechenden Hilfsmitteln am Haupt­ teil des Absperrorgans befestigt sind.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Mischen von zwei Fluiden mit einem Haupt­ teil, einem ersten Zuleitungsstutzen an dem Hauptteil, an den eine Zuleitung für ein erstes Fluid anschließbar ist, einem zweiten Zuleitungsstutzen, einem Ableitungsstutzen an dem Hauptteil für das Gemisch, einem in dem Innern des Hauptteils angeordneten Rohr, das eine oder mehrere Öffnungen für den Durchtritt des zweiten Fluids aufweist und dessen Achse recht­ winklig zur Strömungsrichtung des in dem Hauptteil strömenden ersten Fluids ist, wobei das Rohr an seinem freien Ende ver­ schlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß an dem zweiten Zuleitungsstutzen eine zweite Zuleitung für ein zweites Fluid anschließbar ist, in dem Hauptteil (34) ein Absperrglied (40) angeordnet ist, das rechtwinklig zur Strömungsrichtung des in dem Hauptteil (34) strömenden Fluids translatorisch verschiebbar ist, die Rohrachse parallel zur Verschiebungsrichtung des Absperr­ glieds (40) verläuft und bei der Verschiebung des Absperrglieds (40) in die Offenstel­ lung die Öffnungen (68) des Rohres (48) nach und nach freige­ legt werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptteil (34) die Gestalt eines T-Anschlußstückes hat und der Ableitungsstutzen (38) mit dem ersten Zuleitungsstutzen (36) axial ausgerichtet ist und daß der zweite Zuleitungsstut­ zen zu diesem rechtwinklig angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (48) in einer Bohrung (60) des Absperrglieds (40) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrglied (40) am Rohr (48) unter Abdichtung ver­ schiebbar angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung beim Verschieben mit einem rings um das Rohr (48) nahe dessen freiem Ende angeordneten torischen Dichtglied (62) und mit einem torischen Dichtglied (64) erzielt ist, das in einer kreisringförmigen Nut (66) gehalten ist, die in der Bohrung (60) des Absperrglieds (40) in geringem Abstand von dem am Absperrglied (40) mündenden Ende der Bohrung (60) ausgebil­ det ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen jeder der Öffnungen (68) des Rohres (48) und ihr Zwischenabstand so gewählt sind, daß das Verhältnis der Summe der Flächeninhalte der vom Absperrglied (40) freigelegten Öffnungen (68) zum Flächeninhalt des Querschnitts des vom Ab­ sperrglied (40) im Innern des Hauptteils (34) freigelegten Durchlasses für jede Stellung des Absperrglieds (40) im Innern des Hauptteils (34) konstant ist.