DE3132994A1 - Verfahren und vorrichtung zum mischen von fluessigkeiten - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum mischen von fluessigkeiten

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    • F23K1/02Mixing solid fuel with a liquid, e.g. preparing slurries
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30Injector mixers
    • B01F25/31Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
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    • B01F35/80Forming a predetermined ratio of the substances to be mixed
    • B01F35/83Forming a predetermined ratio of the substances to be mixed by controlling the ratio of two or more flows, e.g. using flow sensing or flow controlling devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • GPHYSICS
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    • G01F1/74Devices for measuring flow of a fluid or flow of a fluent solid material in suspension in another fluid

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
  • zum Mischen von zwei Flüssigkeiten in vorbestimmten Verhältnissen.
  • Vorrichtungen zum Mischen von zwei Flüssigkeiten werden auf sehr unterschiedlichen Gebieten verwendet, beispielsweise einerseits in der chemischen Verfahrenstechnik und andererseits von Hausbesitzern zum Verteilen von flüssigen Düngemitteln. Im allgemeinen sind die bisher üblichen Verfahren auf die Erzeugung konstanter Flüssigkeitsvolumen-Verhältnisse gerichtet, siehe z.B. die US PS 3188055. In der chemischen Verfahrenstechnik, in der Flüssigkeitsströme proportional gemischt werden, treten Abweichungen von den konstanten Flüssigkeitsverhältnissen/aufgrund der Strömungscharalr-.teristika der Ventile und Düsen, welche die Flüssigkeitsströme steuer, oder aufgrund von Druckabweichungen in den Regelventilen.
  • In diesen Systemen ist die Bandbreite der Druckverhältnisse gebunden an den Druck der Primärflüssigkeit, der eine oder mehrere Flüssigkeiten zugemischt werden sollen, sowie an die Masse der strömenden Flüssigkeiten.
  • Bei der Verwendung von Mischungen von bestimmten flüssigen Brennstoffen, wie synthetischen oder Biomasse-Brennstoffen und Heiz-oder Dieselöl, die in bestehenden Energiesystemen wie Heizkesseln und Motoren verwendet werden, tritt ein Problem auf, da in diesen Fällen der Staudruck und/oder der Massenstrom der Brennstoffe abhängig von Lastanforderungen moduliert wird.
  • Um derartige Energiesysteme wirtschaftlich zu betreiben und um den Arbeitsbereich dies-er Systeme aufrecht zu erhalten oder zu erweiter sowie die Leistung dieser Systeme bei der Verwendung von Brennstoffgemischen zu optimieren, müssen die Mischungsverhältnisse entsprechend den Arbeitscharakteristika der Energiesysteme verändert werden. Demzufolge hat sich die Notwendigkeit ergeben für eine verbesserte Flüssigkeits-Mischvorrichtung, die in der Lage ist, Flüssigkeitsgemische in jedem vorbestimmten Verhältnis (innerhalb bestimmter Grenzen) zu erzeugen, während sich sowohl der Staudruck als auch der Massenstrom der Primärflüssigkeit verändert.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mischvorrichtung sowie ein Verfahren zu schaffen, mit der bzw. dem dieses Ergebnis erzielt wird. Das Verfahren und die Vorrichtung sollen vollständig passiv sein und keine äußere Kraft- oder Signalquelle benöteigen. Die Vorrichtung soll ferner in der Lage sein, eine Sekundcrflüssigkeit mit niedrigem Staudruck in eine Primärflüssigkeit mit hohem Staudruck einzuführen. Dabei sollte der Staudruck der-Sekundärflüssigkeit so eingestellt werden können, daß bei unterschiedlichem Massenstrom und/oder Staudruck der Primärflüssigkeit ein vollkommen willkürliches Mischungsverhältnis erreicht wird.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 gelöst.
  • Bei der vorgeschlagenen Vorrichtung ist der erste Abschnitt des Längskanals so bemessen, daß ein beträchtlicher Druckabfall der Primärflüssigkeit auftritt, wenn diese durch diesen ersten Abschnitt strömt. In dem zweiten Abschnitt, dessen Querschnitt im wesentlichen konstant ist oder sich nur geringfügig ändert, tritt ei Druckabfall der strömenden Primärflüssigkeit ein, dessen Größe von der Bernouilli'schen Gleichung bestimmt ist. Der Druckabfall in diesem Abschnitt kleinsten Querschnitts ändert sich mit der tasse der durchströmenden Primärflüssigkeit. Eine oder mehrere Seklnd2rflüssigkeiten werden mit vorgeschriebenen Staudrücken in diesen Abschnitt kleinsten Querschnitts eingeführt. Die Masse der zugeführten Sekundärflüssigkeit ist abhängig von ihrem Staudruck, dem Druckabfall im Abschnitt kleinsten Querschnitts aufgrund der durchströmenden Primärflüssigkeit, der Querschnittsfläche der Öffnung durch welche die Sekundärflüssigkeit zugeführt wird, dem Winkel, den die Primär- und Sekundärströme einschließen, und von irgendeinem Widerstandselement in dcln t;r&';mung k'ini 1 er Sekundärfiüssigkeit. Wenn der Massenstrom der PrimErflüssigkeit verändert wird, verändert sich der Druckabfall in dem Bereich kleinsten Querschnitts nichtlinear und demzufolge ändert sich auch der Massenstrom der Sekundärflüssigkeit. Indem man den Staudruck der SekundMrflüssigkeit, den Querschnitt der Sekundäröffnung, den eingeschlossenen Winkel der beiden Ströme und die Strömungscharakteristik des Widerstandselementes vorschreibt, kann das Verhältnis der Massenströme der beiden Flüssigkeiten in einer willkürlichen Weise verändert werden, wenn der Massenstrom der Prim.=rflüssigkeit verändert wird. Durch geeignete Auswahl der vorgenannten Parameter kann das Massenstromverhältnis der Sekundärflüssigen zur Primärflüssigkeit konstant, oder veränderlich und linear cder nicht konstant und nicht linear sein. Einer oder rehrere der Sekundärströme kann ein Pulver, wie beispielsweise Kohlepulver, oder ein Brei aus Pulver und Flüssigkeit sein. Zusätzlich können die Primr- und Sekundärströme ausgetauscht werden, so daß in dem Primärstrom ein Brei fließt und als Sekirndärstrom eine Flüssigkeit injiziert wird. Schließlich kann der Staudruck der Sekunarflüssigkeit niedriger sein als der Staudruck der Primcrflüssigkeit, und diese Ströme können trotzdem durch entsprechende Auswahl der vorgenannten Parameter miteinander vermischt werden.
  • Falls erforderlich, kann dem Abschnitt kleinsten Querschnitts ein dritter Abschnitt folgen. Die Form dieses dritten Abschnittes wird durch die Erfordernisse des Nischungsprozesses bestimmt. Wenn beispielsweise der Druck wieder auf den ursprünglichen Wert gebracht werden muß, kann der dritte Abschnitt die Form eines Hohlkegelstzmpfes haben, dessen kleineres Ende dem Abschnitt kleinsten Querschnitts der Vorrichtung entspricht und dessen anderes, stromabwärts liegendes Ende entsprechend dem Bernouilli'schen Gesetz größer ist. Wenn die Flüssigkeiten zu dem Zweck gemischt werden, daß sie chemisch miteinander reagieren können, so-kann das Ende des dritten Abschnittes eine Form haben, die durch die Gesetze der Aerothermochemie bestimmt istw Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen beschrieben. Es zeigt: Fig. 1 eine auseinandergezogene geschnittene Seitenansicht einer einen Längskanal mit zwei Abschnitten aufweisenden Zumeß-und Mischvorrichtung gemäß der Erfindung, Fig. 2 eine auseinandergezogene, geschnittene Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels, das aus der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung mit einem Längskanal, der einen dritten Abschnitt mit größer werdenden Querschnitt aufweist, besteht, Fig. 3 ein hydraulisches Schaltbild des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Mitteln zur Veränderung der Staudrücke der Primär- und Sekundärflüssigkeiten durch externe Signale von willkürlichen Signalquellen, Fig. 42 ein hydraulisches Schalthild,in welchem der Staudruck der Sekundärflüssigkeit entsprechenddem sich verändernden Staudruck der Primärflüssigkeit geändert wird, Fig. L ein hydraulisches Schaltbild,in welchem der Staudruck der Sekundarflüssigkeit entsprechend dem statischen unddem Staudruck der Primärflüssigkeit verändert wird, Fig. 5 ein hydraulisches Schaltbild, in welchem der Staudruck der Primärflüssigkeit entsprechend dem statischen und dem ?>t:audruck nach der Zumeß-Mischvorrichtung verändert wird, d.h. nit einem Rückkoppelungskreis, und in welchem der Staudruck der Sekundärflüssigkeit entsprechend dem statischen und dem Staudruck der Primärflüssigkeit verändert wird, Fig. 6 ein hydraulisches Schaltbild, in welchem der Staudruck der Primärflüssigkeit durch einen äußeren Eingriff verändert und der Druck der Sekundärflüssigkeit als Funktion eines willkürlichen Signals variiert wird, das durch den Druck der Primärflüssigkeit modifiziert ist, Fig. 7 ein hydraulisches Schaltbild einer Zumeß-Mischvorrichtung mit einer Emulsiervorrichtung, die ein Teil des Kraftstoffsystems einer Brennkraftmaschine ist, und in welcher der Staudruck der Sekundärflüssigkeit durch den Druck des von der Brennkraftmaschine zurückströmenden Kraftstoffes verändert wird, Fig. 8 ein Diagramm der Arbeitscharakteristika einer Zumeß-Mischvorrichtung, in welcher der Staudruck der Primärflüssigkeit konstant und der Staudruck der Sekundärflüssigkeit parametrisch verändert wird, wenn sich der Massenstrom der Primärflüssigkeit verändert, und Fig. 9a, 9b und 9c Diagramme ähnlich Fig. 8, aus welchen die Arbeitslinien einer Zumeß-Mischvorrichtung hervorgehen, bei der verschiedene Betriebsparameter verändert werden.
  • Wie vorher ausgeführt, bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zumessen und Mischen von zwei oder mehreren Flüssigkeiten in irgendeinem proportionierten Massenverhältnis. Obgleich die nachfolgende Beschreibung sich auf die Zumessung und Mischung von Ol und Alkohol bezieht, sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung angewandt werden kann auf die Mischung eier beliebigen Anzahl von Flüssigkeiten zusätzlich zu denen, die in den dargestellten Beispielen verwendet werden. Es sei ferner darauf hingewiesen, daß die Flüssigkeiten der Mischung mit ein ander mischbar oder nicht mischbar sein können, chemisch reagierend oder nicht reagierend, und daß der Ausdruck "Flüssigkeit, auch Breie, Gele und thixotrope Stoffe umfassen soll.
  • Es sei nun auf Fig. 1 Bezug genommen, in welcher eine Vorrichtung 10 gezeigt ist, die aus einem ersten Teil 12, einem zweiten Teil 14 und einem dritten Teil 16 besteht. Der erste Teil 12 enthält einen konvergierenden Kanal 18, der einen ersten Abschnitt bildet und an den sich als zweiter Abschnitt koaxial eine Bohrung 20 anschließt, die einen Abschnitt kleinsten Durchmessers bildet.
  • Eine Querbohrung 22 erstreckt sich in das Teil 12, und seine Achse schneidet diejenige der ersten und zweiten Abschnitte. Eine Öffnung 24 am Boden der Querbohrung 22 verbindet diese mit der Bohrung 20.
  • Das zweite Teil 14 weist ein Innengewinde 17 auf, in welches das dritte Teil 16 eingeschraubt ist. Mittels eines Außengewindes 19 kann das zweite Teil 14 in die mit einem entsprechenden Innengewinde versehene Querbohrang 22 im ersten Teil 12 eingeschraubt werden. Das erste Teil 12 ist vorzugsweise im wesentlichen zylindrisch, um die Herstellung und den Zusammenbau zu erleichtern, jedoch können auch andere Querschnittsformen verwendet werden. Dies gilt auch für den Kanal 18 und die Bohrung 20.
  • Die Öffnung 24 kan, wie gezeigt, senkrecht zur Achse der Bohrung 2C wiegen, oder ihre Längsachse kann mit der Längsachse der Bohrug 23 einen von 90 abweichenden Winkel einschließen. Die Achse der öffnung 24 kann außerdem gegenüber der Achse der Bohrung 20 versetzt sein, und ihre Lage kann bestimmt sein durch Konstruktionsüberlegungen und die Gesetze der Strömungsdynamik, insbesondere die Erhaltung des Massenstromes undder- Bernouilli,schen Gleichung.
  • Das dritte Teil 16 weist eine Öffnung 26 auf und ist in das als Düsenhalter dienende Teil 14 eingeschraubt. Eine Bohrung durch das Teil 14 fluchtet mit einer Bohrung in dem Teil 16, die in der Öffnung 26 endet. Das Teil 16 und das Teil 14 bilden zusammen eine Düse 15, die in der beschriebenen Weise in die Querbohrung 22 im Teil 12 eingeschraubt ist.
  • Die Arbeitsweise der Zumeß- und Mischvorrichtung 10 wird im folgenden beschrieben. Eine erste Flüssigkeit, beispielsweise Öl, tritt am Eingang 30 in das Teil 12 ein und verläßt es durch den Ausgang 32. Dcr Druck des Öles sinkt, wenn es durch de konvergierenden Abschnitt 18 strömt, wobei die Größe des Druckabfalls abhängig ist von den Flächenverhältnissen des Eingangs 30 und des Abschnitts 20 geringsten Querschnitts und von der Größe des Massenstromes. Wenn diese Masse ansteigt, wird der Druckabfall in dem Abschnitt 20 kleinsten Querschnitts größer. Bei einem konstanten Flächenverhältnis und einem konstanten Staudruck der Primärflüssigkeit sinkt der Druck in dem Abschnitt 20 geringsten Querschnitts wenn der Öl-Massenstrom ansteigt. In diesem Falle tritt ein modulierender Primärmassenstrom mit konstantem Primärstaudruck auf.
  • Die Sekundärflüssigkeit strömt durch die Düse 15 in die Mischvorrichtung 10. Wenn der Staudruck der Sekundärflüssigkeit gleich derjenigen der Primärflüssigkeit ist, dann ist theor-etisch das Massenverhältnis der Primär- und Sekundärflüssigkeiten gleich dem Flächenverhältnis des Abschnittes 20 kleinsten Querschnitts ur öffnung 26. Wenn der Primärmassenstrom bei konstantem Staudruck ansteigt, sinkt der statische Druck in dem Abschnitt 20 geringsten Querschnitts, wodurch cev as~eZ r,- -rr : nsEr sigkeit erhöht wird. Obgleich das Verhältnis von Druck zu Massenstrom nicht linear ist, wird in diesem Fall ein lineares Zumeß- Verhältnis erreicht. Dieses Zumeßverhältnis bleibt also bei modulierendem Massenstrom der Primärflüssigkeit konstant.
  • Wenn der Staudruck der Primärflüssigkeit bei modulierendem primreniMassenstrom konstant bleibt und der Staudruck der Sekundärflüssigkeit von demjenigen der Primärflüssigkeit verschieden ist, ist zu erwarten, daß die Zumeßverhältnisse nichtlinear sind. Es wurden jedoch bei der beschriebenen Konstruktion mehrere synergistische Effekte entdeckt, die bei der Anwendung der Vorrichtung in Energiesystemen besonders vorteilhaft sind. Wenn der Staudruck der Sekundärflüssigkeit größer ist als derjenige der Primärflüssigkeit, hat sich gezeigt, daß das Flüssigkeitsmassenverhältnis des Sekundärstromes zum Primärstrom ansteigt, wenn der Massenstrom der Primärflüssigkeit sinkt. Zusätzlich ändert sich der Anstieg des Massenverhältnisses mit dem Staudruck der Sekundärflüssigkeit. Wenn dagegen der Staudruck der Sekundärflüssigkeit geringer ist als derjenige der Primärflüssigkeit, hat sich gezeigt, daß das Massenverhältnis des Sekundärstromes zum Primärstrom abnimmt, wenn der Massenstrom der Primärflüssigkeit abnimmt. Zusätzlich kann in dem System durch geeignete Auswahl der vorgenarm.ten Betriebsparameter ein hydrodynamisches Absperren des sekundären Nassenstromes vorgesehen werden. Es wurde weiterhin festgestellt, daß durch Anordnung eines Widerstandelements in der Düsenöffnung 26, das auf die Strömungsgeschwindigkeit der Sekundärflüssigkeit anspricht, für den Fall, daß die Staudrucke der beiden Ströme gleich sind, Strömungsverhältnisse mit linearem Verhalten gefolgt von nichtlinearem Verhalten erreicht werden können. Bei einem unveränderlicher Staudruck der Frimärflüssigkeit und bei einer Massenstrommodulation der Primärflüssigkeit können somit sowohl lineare als auch nichtlineare Arbeitslinien von Zumeßverhältnissen erreicht werden, wenn der Massenstrom der Primärflüssigkeit moduliert. Diese Arbeitslinien sind diskret. Zusätzlich kann bei modulierendem Staudruck und Massenstrom der Primärflüssigkeit durch Veränderung des Staudrucks der Primärflüssigkeit das gesamte Feld von Zumeßverhältnissen erhalten werden.
  • In Fig. 1, in der die primären und sekundären Flüssigkeitsströme senkrecht zueinander stehen, wird der Mischungsgrad zwischen den Flüssigkeiten dadurch verstärkt, daß die Primärflüssigkeit eine Scherirkung auf die Sekundärflüssigkeit ausübt, wenn diese durch die Düsenöffnung 26 in den Abschnitt 20 kleinsten Querschnitts eintritt. Der Mischungsgrad kann verändert werden durch Veränderung der Strömungsgeschwindigkeiten der Flüssigkeit oder durch Veränderung der Größe des eingeschlossenen Winkels zwischen den Strömen d.h. dadurch, daß die Längsachse der Düse 15 einen von 900 abweichenden Winkel mit der Längsachse des ersten Teils 12 bildet.
  • Durch Veränderung des eingeschlossenen Winkels zwischen den Strömen wird jedoch das Verhältnis zwischen den Stauzuständen und den Strönungseigenschaften verändert, wodurch wiederum diverse Mischzustände und Arbeitslinien von Zumeßverhältnissen erhalten werden, wenn die Masse des Primärstromes moduliert.
  • Mit einem derartigen weiten Spielraum zur Erzielung dieser Zumeß-und Mischverhältnisse können die Betriebscharakteristika von vielen moculierenden Energiesystemen erreicht werden, wenn verschiedone Substanzen von unterschiedlichen thermochemischen Eigenschaften darin substituiert werden. Die gebräuchlicheren dieser Energiesysteme sind Heizkessel und Brennkraftmaschinen, bei denen Gemische von alternativen Brennstoffen in einen Primärbrennstoff eirgefuhrt werden.
  • In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Zumeß- und Mischvorrichtung 38 dargestellt. Die Vorrichtung 38 ist ähnlich derjenigen von Fig. 1, mit der Ausnahme, daß eine divergierende Passage 34 als dritter Abschnitt nach dem Abschnitt 20 kleinsten Querschnitts angefügt ist. In diesem Fall steigt der statische Druck der gemischten Flüssigkeiten bei sinkender Strömungsgeschwindigkeit an. Das Gemisch tritt am Ende 36 der Passage 34 aus.
  • Zusätzlich können chemische Reaktionen zwischen den beiden Flüssigkeiten so gesteuert werden, daß sie in der divergiergenden Passage 34 auftreten. Ansonsten ist die Vorrichtung 38 identisch mit der Vorrichtung 10 von Fig. 1, und gleiche Bezugszeichen wurden für die gleichen Teile verwendet.
  • F;g. 3 stellt ein hydraulisches Schaltbild für die Vorrichtung 38 dar, mit Mitteln zur Veränderung des Staudrucks der primären und der sekundären Flüssigkeit. Die Primärflüssigkeit, beispielsweise Ö1, strömt durch eine Leitung 42, dann durch ein Druckregelventil 41 und in die Zumeß- und Mischvorrichtung 38. Die Sekundärflüssigkeit, beispielsweise Alkohol, strömt durch eine Leitung 43, ein Reduzierventil 40 und in die Düse 15 der Vorrichtung 38.
  • Die Ventile 40 und 41 werden unabhängig voneinander gesteuert und betctigt, so daß die Staudrücke der Primär- und der Sekundärflüssigkeit willkürlich verändert werden können. Zusätzlich sind Mittel vorgesehen, um die Ventile 40 und 41 dynamisch über Steuerleistungen 45 und 46 zu betätigen, die mit willkürlich einschaltbauen externen Signalquellen in Verbindung stehen. Die Ventile 40 und 41 können auch dynamisch durch elektromagnetische Mittel von elektrischen Signalen betätigt werden, die von Massenstrom-MeB-wert-Ut::setzern erzeugt werden.
  • In einem Anwendungsfall wurde Alkohol Dieselöl Nr. 2 zugemessen un zugemischt. Der Staudruck der Primärflüssigkeit, d.h. des Dliselcls, wurde konstant gehalten. Eine parametrische experimentelle Studie wurde durchgeführt, in der der Staudruck der Sekundärflüssigkeit verändert und der Massenstrom der Primärflüssigkeit moduliert wurde. Die Zumeß- und Mischvorrichtung war 16 cm lang, der konische Abschnitt 18 hatte einen Spitzenwinkel von 63°, der konische Abschnitt 34 hatte einen Spitzenwinkel von 150 und der Abschnitt 20 hatte einen Durchmesser von 2,5 mm. Die Düse 15 war eine handelsübliche Heizöldüse mit einem Spritzwinkel von 60 und einem Durchsatz von 114 1 pro Stunde.
  • Die Arbeitslir.ieader Zumeß- und Mischkurven sind in Fig. 8 dargestellt. Die Kurven verschoben sich nach oben und nach rechts, wenn der Staudruck P5 der Sekundärflüssigkeit erhöht wurde. Demzufolge ergibt sich für einen festen primären Staudruck Pp = 1 bar eine Kurvenschar gemäß Fig. 8. Durch Veränderung des Staudrucks P der p Primärflüssigkeit überlagern sich Gruppen von Kurvenscharen, und zwar eine Gruppe pro Primärflüssigkeit-Staudruck.
  • Es gibt viele Wahlmöglichkeiten für den Zumeß- und Mischvorgang: 2, ostanthalten Seider Staudrücke Pp und Ps, wodurch für jeden Staudruck Ps Arbeitslinie erhalten wird, siehe Fig. 9a.
  • b) Konstanthalten des Primärflüssigkeits-Staudruckes Pp und Veränderung des Sekundärflüssigkeits-Staudruckes Ps; wodurch eine Gruppe von Kurven erhalten wird. Die Arbeitslinie schneidet diese Kurven, siehe Fig. 9b. Zusätzlich ist zu sehen, daß es möglich ist, eie Sekundärflüssigkeit in eine Primärflüssigkeit einzuführen, auch wenn die erstere den niedrigeren Staudruck hat.
  • c' Konstanthalten des Sekundär-Staudruckes P5 und Veränderung des Primär-Staudruckes Pp, siehe Fig. 9c, und d" Vercnderung der Staudrücke der Primär- und der Sekundärflüssigkeit durch äußere Signale von unabhängigen Quellen. Es ergibt sic eie willkürliche Arbeitslinie abhängig von dem Masse strom mp der Primärflüssigkeit und de@ individuellen Staudruck werçenfür die verschiedenen Flüssigkeiten.
  • Fig. 4a und 4b sind hydraulische Schaltbilder, in denen der Staudruck der Sekundärflüssigkeit durch ein Druckregelventil 51 verändert wird. In Fig. 4a strömt die Sekundärflüssigkeit, d.h.
  • Alkohcl, in der Leitung 43 durch das Ventil 51, in welchem der Staudruck verringert wird, und dann zu der Düse 15-der Zumeß- und Mischvorrichtung 38. Das R6gelventil 51 kann. eine Druckkammer oder eine Federkarmer aufweisen, die mit Druck beaufschlagt werden kann. Die Steuerleitung 52 ist an die die Primärflüssigkeit, d.h. c"l, führende Engstelle 20 der Vorrichtung 38 angeschlossen, so daß sie den statischen Druck des Öls abfühlt Dadurch ändert sich cer Staudruck und der Massenstrom der Sekundärflüssigkeit wie der statische Druck und der Massenstrom der Primärflüssigkeit.
  • Das hydraulische Schaltbild von Fig. 4b unterscheidet sich von derr.jenigen von Fig. 4a nur dadurch, daß die Steuerleitung 52 so argeschlossen ist, daß sie den Staudruck der Primärflüssigkeit in der eitung 42 abfühlt. In diesem Fall entspricht die-Arbeitslinie iz wesentlichen derjenigen, die in Fig. 9a gezeigt ist, während bei der Anordnung gemäß 4a die Arbeitslinie im wesentlichten einer Kurve der Kurvenschar folgen kann, die in Fig. 9a und 9b gezeigt sind.
  • In Fig. 5 ist ein hydraulisches Schaltbild eines Steuersystems mit Rückkopplungskreis dargestellt. In diesem Fall strömt die Primärflüssigkeit in der Leitung 42 durch das Druckregelventil 41, die Zumeß- und Mischvorrichtung 38 und dann zu einem Energiesystem oder dergl. Am Ausgang der Zumeß- und Mischvorrichtung 38 ist ein Sensor 49 angeordnet, dessen Signal den Strom der Primärrlüssiggeit moduliert. Die Sekundärflüssigkeit strömt durch die Leitung 43 und wird durch das Ventil 51, das den Massenstrom durch die Düse 15 verändert, druckmoduliert, Das Modulationssignal für die Sekundärflüssigkeit wird von der Leitung 42 stromabwärts des Druckregelventils 41 für die Primärflüssigkeit abgenommen. Die Arbeitslinie folgt im wesentlichen derjenigen von Fig. 9c.
  • In Fig. 6 ist eine Modifikation des hydraulischen Schaltbildes von Fig. 5 dargestellt, bei der der Staudruck der Sekundärflüssigkeit durch ein willkürliches externes Signal in einer Leitung 61 durch ein Gegendruck-Regelventil 62 moduliert und durch ein Signal in einer Steuerleitung 60, das von der Primärflüssigkeit abgeleitet ist, abgeschwächt wird.
  • Fig. 7 schließlich zeigt ein hydraulisches Schaltbild für eine Brennkraftmaschine oder einen Heizkessel. Öl strömt in der Leitung 42 durch eine Brennstoffpumpe 70, die Zumeß- und Mischvorrichtung 38, durch einen Flüssigkeits-Flüssigkeitsemulgator 42 (beispielsweise einen solchen, wie er in der US PS 3937445 bebeschrieben ist) und schließlich zu einer Brennkraftmaschine 74.
  • Alkohol strömt durch die Leitung 43, eine Pumpe 76, das Druckregelventil 40 und schließlich zu der Düse 15 der Zumeß- und Nischvorrichtung 380 1 diesem Fall wird der Alkoholstrom moduliert durch ein Signal, das durch eine euerleitung 52 von dCi' a stoff-Zirkulationsleitung 78 abgenommen wird. Ein Rückschlagventil 79 in der Zirkulationsleitung 78 verhindert ein Zurückströmen.
  • Es sei betont, daß das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung auch mit mehr als zwei Flüssigkeiten durchgeführt bzw. betrieben werden kann, wenn auch vorstehend nur zwei Flüssigkeiten erwähnt wurden. Wie eingangs erwähnt, arbeitet die Erfindung gleichermaßen gut mit breiförmigen Stoffen, Gels und thlxotropen Stoffen. Die Zumeß- und Mischvorrichtungen können passiv oder aktiv sein. Schließlich sei erwähnt, daß auch anderepassive oder aktive Vorrichtungen konstruiert werden können, um einen Druckabfall zu erzeugen oder die Massenströme zu-verEndern.

Claims (18)

  1. Verfahren und Vorrichtung zum Mischen von Flüssigkeiten Patentansprüche $ Vorrichtung zum Mischen einer Primärflüssigkeit mit einer Sekunderflüssigkeit in vorbestimmten Proportionen, während der Staudruck und/oder der Massenstrom der Primärflüssigkeit variiert, gekennzeichnet durch - einen länglichen Körper (12), - einen den Körper durchsetzenden Längskanal mit einem ersten Abschnitt (18), der von einem Ende (30) des Kanals ausgeht und sich zum anderen Ende (32) hin erstreckt und einen sich verjüngenden Querschnitt aufweist, und mit einem zweiten Abschnitt (20), der sich mit weichem Übergang an das dem kleineren Querschnitt aufweisende Ende des ersten Abschnitts (18) anschließt, - eie sich von der AuRenfläche des Körpers (12) nach innen erstreckende Aussparung (22), die mit dem zweiten Abschnitt (20) des Längskanals in Verbindung steht, - einen Anschluß für die Zuführung der Primärflüssigkeit zu dem Längskanal an dem den größeren Querschnitt aufweisenaen Ende de-s ersten Abschnitts (18), - einen Anschluß (14) für die Zuführung der Sekundärflüssigkeit zu der Aussparung (22), und - eInen Anschluß zur Abführung des Gemisches am anderen Ende (32) des Längskanals.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abschnitt (20) des Längskanals einen gleichförmigen Querschnitt aufweist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Längskanal einen dritten Abschnitt. (34) aufweist, der sich mit weichem Uebergang an den zweiten Abschnitt anschließt und sich zum anderen Ende (36) des länglichen Körpers hin erstreckt und dessen Querschnitt an dem den zweiten Abschnitt (20) benac;-bauten Ende kleiner ist als an seinem anderen Ende (Fig.2).
  4. . 9~or--chtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der zweite Abschnitt (20) des Längskanals bis zum anderen Ende (32) des L~ngskanals erstreckt.
  5. 5. VorrIchtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Aussparung (22) senkrecht zur Längsachse des Längskanals erstreckt.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der zweite Abschnitt (20) des Längskanals bis zum anderen Ende (32)~des Längskanals unddie Aussparung (22) sich senkrecht zur Längsachse des Längskanals erstreckt
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuflußleitung (42) der Primärflüssigkeit ein Strömungsregelventil (41) angeordnet ist.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennze-chnet, daß in der Zuflußleitung (43) der Sekundärflüssigkeit ein Strömungsregelventil (40 bzw. 51) angeordnet ist.
  9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuflußleitung (42) der Primärflüssigkeit ein erstes Strömungsregelventil (41) und in der Zuflußleitung (43) der Sekundärflüssigkeit ein zweites Strömungsregelventil (4Cg bzw. 51) angeordnet ist.
  10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 6, gekennzeichnet durch ein Strömungsregelventil (40 bzw. 51) in der ZufluEleitung (43) der Sekundärflüssigkeit zur Veränderung des Staudrucks und des Massenstromes der Sekundärflüssigkeit als wunktion des Massenstromes und des statischen und/oder Staudruckes der Primärflüssigkeit.
  11. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 6, gekennzeichnet durch ein Strömungsregelventil (41) in der Zuflußleitung (42) der Primärflüssigkeit, das in Abhängigkeit von den Strömungsverhältnissen in der Abflußleitung gesteuert ist (Fig. 5).
  12. i2. Verfahren zur Herstellung eines Gemisches aus einer Prim und einer SekundärflAssigkeit in vorbestimmten Proportionen, während der Staudruck und/oder der Massenstrom der Primärflüssigkeit variiert, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) ~,~erringerung des statischen Drucks der Primärflüssigket, und b) Einführung der Sekundärflüssigkeit in die Primärflüs-sigkeit in den Bereich, in dem die Verringerung des statischen Druckes stattgefunden hat.
  13. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärflüssigkeit mit einem vorbestimmten Staudruck zugeführt wird.
  14. 14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärflüssigkeit mit einem planmäßig variierten Staudruck zugeführt wird.
  15. 15. Verfahren nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der statische Druck der Primärflüssigkeit nach der Zuführung der Sekundärflüssigkeit erhöht wird.
  16. 16. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Massenstrom der Primärflüssigkeit gesteuert wird.
  17. 17. Verfahren nach Anspruch 12 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Massenstrom der Sekundärflüssigkeit gesteuert wird.
  18. 18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Massenstrom-der Primärflüssigkeit in Abhängigkeit von dem Massenstrom des Gemisches veränderbar ist.
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