DE4238323C2

DE4238323C2 - Mischer für Gase und/oder Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE4238323C2
Application number: DE4238323A
Authority: DE
Inventors: Yau-Pin Chyou; Jakob Keller
Original assignee: Alstom SA
Current assignee: Alstom SA
Priority date: 1992-11-13
Filing date: 1992-11-13
Publication date: 2003-04-24
Anticipated expiration: 2012-11-14
Also published as: DE4238323A1

Description

Die Erfindung geht aus von einem Mischer für Gase und/oder Flüssigkeiten gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bekannt, dass eine der wirkungsvollsten Möglichkeiten, zwei Gasströmungen oder Flüssigkeitsströmungen zu mischen, darin besteht, zwei gegenrotierende unterkritische Wirbel zu erzeugen und zu einer Kollision zu bringen, wie dies in der EP 0 193 029 A1 beschrieben ist. Bei dieser Ausführung werden die Wirbel mittels spezieller Drallkörper erzeugt, die so angeordnet sind, dass zwei stark verdrallte Strömungen mit entgegengesetztem Drehsinn entstehen. Diese Strömungen werden in einer Mischkammer möglichst frontal zur Kollision gebracht, sodass sich dieselben hinsichtlich ihres Dralls gegenseitig neutralisieren. Die Drallkörper sind in der Regel vergleichsweise aufwendig herzustellen.

Die DE 41 10 596 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Mischen von Fluiden, die einen Strömungskanal für eine erste Mischkomponente, wenigstens eine tangential an den Strömungskanal angrenzende Mischkammer, und einen axial in die Misch kammer mündenden Kanal für eine zweite Mischkomponente enthält. Ein verbesserter Mi scheffekt wird durch eine im Axialspalt angeordnete, zylindrische Vorkammer und durch we nigstens einen tangential in die Vorkammer mündenden Komponenten-Zufuhrkanal erzielt.

Auch die AT 271 399 betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Mischen von Gasen und/oder Flüssigkeiten. Die Vorrichtung besteht aus einem Mischrohr mit einer Austrittsöff nung, äusseren Zufuhrleitungen und einer axial in das Mischrohr mündenden Zufuhrleitung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mischer für Gase und/oder Flüssigkeiten zu schaffen, der einfach herzustellen ist, der einen hohen Wirkungsgrad aufweist und der für die Wirbelerzeugung keine separaten Drallkörper benötigt.

Insbesondere soll ein Mischer geschaffen werden, der für das Mischen des Brennstoffs mit der Verbrennungsluft beim oder vor dem Eintritt in die Brennkammer geeignet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden die im Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen vorgeschlagen.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesent lichen darin zu sehen, dass dieser Mischer einfach für die verschiedensten zu mischenden Fluide ausgebildet werden kann. Es ist auch möglich, mit diesem Mischer Flüssigkeiten und Gase sehr intensiv miteinander zu vermischen, wie dies beispielsweise beim Vermischen von flüssigen Brennstoffen mit dem Verbrennungsgas im Bereich vor der Brennkammer einer Gasturbine erfolgt. Ferner ist es möglich, derartige Mischer auch für die innige Vermischung von Chemikalien, Nahrungs mittelkomponenten und dergleichen einzusetzen. Eine Ver schmutzung oder ein Zusetzen des Mischers kann, da keine Einbauten in der Wirbelkammer bei einer Revision den Zugang behindern, sehr einfach beseitigt werden.

Die weiteren Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstände der abhängigen Ansprüche 2 bis 4.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Ausführungsform eines erfindungsgemässen Mischers,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Ausführungsform eines erfindungsgemässen Mischers.

Die Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungs gemässen Mischers 1. Bei diesem Mischer 1 weisen die Wirbelkammern 4 und 5 kegelförmig ausgebildete Wände 22 auf. Die Mittelachsen 6, 7 der Wirbelkammern 4, 5 sind leicht gegeneinander geneigt, sodass sich die beiden Kegel an der Basis nur an einer Seite berühren. Der so entstandene Zwischenraum dient als Mischkammer 8, die sich zur Ausströmkammer 9 hin öffnet. Die Pfeile 10, 11, 12 und 13 geben die Richtung der strömenden Fluide an. Die Pfeile 14a und 14b geben die Strömungsrichtung der kegelförmig ausgebildeten, gegenrotierenden Wirbel zur Mischkammer 8 hin. Die kegelförmig ausgebildeten Wirbel ermöglichen einen besonders intensiven Mischvorgang in der Mischkammer 8. In Fig. 2 ist ein Schnitt entlang der Schnittlinie 3a-3a in Fig. 1 dargestellt. Dieser Schnitt durch die Wirbelkammer 5 zeigt schematisch die tangentiale Einmündung des Zuström kanals 3 in dieselbe und ein Pfeil 15 deutet die Einströ mungsrichtung des Fluids und die Drehrichtung des in dieser Kammer beginnenden Wirbels an.

Die Mittelachsen 6, 7 der Wirbelkammern 4, 5 sind hier mitein ander fluchtend dargestellt. Es ist jedoch möglich, diese beiden Mittelachsen 6, 7 in einem Winkel zueinander anzuord nen, dabei hat sich, in Abhängigkeit von der Konsistenz des Gemisches, ein Winkel im Bereich von 0 bis 30 Grad als zweckmässig erwiesen. Die Mittelachsen 6, 7 können zudem auch in verschiedenen Ebenen liegen, wobei diese Ebenen entweder parallel zueinander liegen oder aber sich schneiden können.

Zudem kann es sich als zweckmässig erweisen, ebenfalls abhängig von der Konsistenz des Gemisches bzw. seiner Kompo nenten, die Wirbelkammern 4, 5 verschieden gross auszubilden. Eine derartige Ausführung bedingt in der Regel auch ver schieden grosse Zuströmkanäle 2, 3. Ebenso können die Zuströmkanäle 2, 3 voneinander verschiedene Querschnitte oder auch voneinander verschiedene Querschnittformen aufweisen.

Es kann aber auch vorteilhaft sein, die Mischkammer mit min destens zwei Paaren einander spiegelbildlich zugeordneter Wirbelkammern zu versehen, um dadurch eine Verbesserung des Mischvorganges zu erreichen. Die Einführung der Zuströmkanäle 2, 3 kann daneben auch so erfolgen, dass die unterkritischen Wirbel nicht nur um die Mittelachsen 6, 7 der jeweiligen Wirbelkammern 4, 5 als Zentrum, sondern auch um eine von der jeweiligen Mittelachse abweichende Achse rotieren können.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise wird die Fig. 1 und Fig. 2 näher betrachtet. Die gegenrotierenden Wirbel treffen in der Mischkammer 8 axial aufeinander, wodurch ein intensives Vermischen der einzelnen Komponenten der Fluide erfolgt. Nach einer Beruhigungsphase in der Ausströmkammer 9 strömt ein annähernd drallfreies Gemisch aus der Ausströmkammer 9 heraus.

BEZEICHNUNGSLISTE

1

Mischer

2

,

3

Zuströmkanal

4

,

5

Wirbelkammer

6

,

7

Mittelachse

8

Mischkammer

9

Ausströmkammer

10

,

11

,

12

,

13

Pfeil

14

a,

14

b,

15

Pfeil

22

Wand

Claims

1. Mischer für Gase und/oder Flüssigkeiten mit mindestens zwei spiegelbildlich zueinan der angeordneten, rotationssymmetrisch zu einer Mittelachse (6, 7) ausgebildeten Wirbelkammern (4, 5), in welche jeweils mindestens ein Zuströmkanal (2, 3) einmün det, mit einer zwischen den Wirbelkammern (4, 5) angeordneten und mit diesen zu sammenwirkenden Mischkammer (8), die in eine Ausströmkammer (9) übergeht und wobei die mindestens zwei Wirbelkammern (4, 5) einbautenfrei ausgeführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweils mindestens eine Zuströmkanal (2, 3) tangential in die jeweilige Wirbelkammer (4, 5) einmündet und die mindestens zwei Wirbelkammern (4, 5) kegelförmig ausgebildet sind.

2. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelachsen (6, 7) der spiegelbildlich zueinander angeordneten Wirbelkammern (4, 5) sich unter einem Winkel schneiden, der im Bereich von 0 bis 30 Grad vorgesehen ist.

3. Mischer nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einander spiegelbildlich zugeordneten Wirbelkammern (4, 5) voneinander ver schiedene Abmessungen aufweisen.

4. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischkammer (8) mit mindestens zwei Paaren einander spiegelbildlich zugeord neter Wirbelkammern (4, 5) versehen ist.