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Vorrichtung zum Mischen von Gasen oder Flüssigkeiten mittels auf den
Wänden des Mischkanals versetzt zueinander angeordneter Prallflächen, vornehmlich
zur Herstellung eines Brennstoff-Luft-Gemisches Gegenstand der Erfindung ist eine
Vorrichtung zum Mischen von Gasen oder Flüssigkeiten, durch die vornehmlich ein
innig durchwirbeltcs Bremlstoff-Luft-Gemisch, wie es zur Beheizung von industriellen
Ofenanlagen aller Art sowie zum Betrieb von Sauggasmaschinen u. dgl. benötigt wird,
erzeugt werden kann. Handelt es sich hierbei um die Verwendung flüssiger Brennstoffe,
so besteht die Aufgabe insbesondere darin, die Brennstoffflüssigkeit in einem außerordentlich
fein verteilten Zustande der Luft oder ähnlichen Gasen beizumischen.
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Bekanntlich entstehen die größten Brennstoffverluste bei Feuerungsanlagen
dadurch, daß die Luft bei mangelhafter Mischung mit dem Brennstoff im Überschuß
verwendet werden muß, wodurch die erzeugte Wärme sinkt und eine schlechte Brennstoffausnutzung
stattfindet. Um mit dem richtigen Verhältnis von Brennstoff und Luft auszukommen,
ist also eine besonders innige Durchmischung beider Betriebsstoffe erforderlich,
die man zu diesein Zweck meist durch einen Mischkanal leitet, auf dessen Wänden
versetzt zueinander Prallflächen angeordnet sind, so daß der mit Brennstoff geschwängerten
Luft auf ihrem Wege eine häufige Richtungsänderung aufgezwungen wird.
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Von diesen bekannten SIisehvorrichtuulgen unterscheidet sich nun
der Erfindungsgegenstand dadurch, daß bei ihm die Prallflächen nicht in einem zylindrischen
Kanal, sondern in einem ringförmigen Mischraum angeordnet und auf dessen einander
zugekehrten Innenwänden in Form gegeneinander gerichteter zahnartiger Flügel vorgesehen
sind, deren Seitenkanten nach Punkten hin sich verjüngen und zusammenlaufen, die
jenseits der Ringraummitte liegen. Dabei werden diese zahnartigen Flügel oder Ablenkflächen
bei ihrer Aufeinanderfolge zweckmäßig mit verschiedener oder entgegengesetzt zueinander
gerichteter Neigung angeordnet, so daß die einzelnen Brennstofftröpfchen sich erheblich
feiner aufteilen lassen, als dies bei den bekannten zylindrischen Mischern, bei
denen die Ablenkflächen nicht verjüngt sind und in gleicher Richtung verlaufen,
der Fall ist.
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Der Brennstoffstrom wird somit gezwungen, eine große Anzahl von Ablenkflächen
zu umgehen und die längeren Kanten dieser Flächen zu bestreichen. Die mit Luft zu
mischenden Bestandteile werden hierbei durch die scherende Wirkung der Ablenkflächen
besonders gut zerstäubt, außerdem verursachen die ineinandergeschachtelten dreieckförmigen
Ablenkflächen einen zickzackförmigen Durchgang des Brennstoff-Luft-Geionisches und
bewirken so eine innige Durchmischung der Brennstoffteile mit der Luft.
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Auch wird durch die dreieckförmigen Ablenkflügel
der
aufsteigende Strom in mehrere Einzelströme zerlegt, die sich gegenseitig schneiden
und auf diese Weise die Durchmischung beider Betriebsstoffe noch weiter verbessern.
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Auf der Zeichnung sind mehrere Ausführungsformen der neuen Mischvorrichtung
dargestellt, und zwar zeigen Fig. I einen Längsschnitt durch die ganze Mischvorrichtung,
Fig. 2 bis 4 Ausschnitte aus anderen Ausführungsformen des ringförmigen Mischraums,
Fig. 5 einen Querschnitt durch den Mischraum nach Fig. I, Fig. 6 einen abgebrochen
dargestellten Längs schnitt durch den Mischraum, welcher die aufeinanderfolgenden
Reihen der Ablenkflügel schematisch veranschaulicht, und Fig. 7 einen weiteren Ausschnitt
aus einem Mischraum mit anders angeordneten Ablenkflächen.
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Alle dargestellten Mischvorrichtungen sind in senkrechter Stellung
gezeichnet; sie können aber anch in irgendeiner anderen Lage verwendet werden.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. I sind zwei Ständer 1 und 2 vorgesehen,
die den Ringflansch 3 eines kegelförmigen Körpers 5. stützen, der seinerseits in
einen Stutzen 6 mit Flansch 7 endigt. An letzteren schließt sich der Flansch 8 der
Saugleitung 9 an; in welcher die Brennstoffdüse Io mit ihrer Mündung so angeordnet
ist, daß der Brennstoffstrahl in der Mitte des Luftstromkanals II in der Strömungsrichtung
der Luft austritt.
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Der Trichterteil 5 besitzt vier Arme 12 und trägt mit diesen eine
konische Kappe 13, deren Spitze in die Achse der Düse 10 fällt.
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Die Kappe 13 erstreckt sich aufwärts und bildet einen ringförmigen
Tragteil 16 für das innenrohr B, welches als Innenwand für den ringförmigen Mischraum
dient, während der Flansch 3 des trichterförmigen Teiles 5 den Flansch I7 der Außenwand
F der Mischkammer abstützt. Im vorliegenden Falle besteht diese Außenwand F aus
zwei rohrförmigen Teilen I8 und I9, welche in üblicher Weise miteinander verbunden
sind. Der obere Teil 19 besitzt einen Flansch 20, gegen welchen sich der Flansch
2I des Abzugsrohres 22 legt, dessen Auslaßkanal 23 in bekannter Weise zur Verbrennungskammer
führt.
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Die Kappe 13 hält das innere, durch eine Verschlußkappe 24 überdeckte
Rohr B in axialer Richtung. Dabei erstreckt sich die Ringfläche I6 der Kappe 13
etwas über die Außenfläche des rohrförmigen Teiles B hinweg und bildet so eine Auflage
für die auf die Innenwand aufgeschobenen Prallflächen.
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Ebenso bildet die untere Kante des Flansches 28 der Kappe 24 eine
vorstehende Fläche an der Außenwand des Rohres B und dient somit als Anschlag für
die inneren Prallflächen, die sie gegen axiale Verschiebung sichert.
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Die inneren Prallflächen bestehen aus einer Anzahl Hülsen mit nach
oben und außen gerichteten Flügeln 29. Die unterste Hülse 30 ist verhältnismäßig
kurz und besitzt aufwärts und auswärts gerichtete Flügel, die etwa im Winkel von
60° zum rohrförmigen Teil B stehen. Die folgende Hülse 31 legt sich dicht um das
Rohr B und besitzt eine etwas abgeschrägte Unterkante, mit der sie sich dicht gegen
die schrägen Flächen der vorhergehenden Flügel 29 legt. Es folgen dann nach oben
hin zwei weitere Hülsen 3I mit Flügeln 29 und schließlich eine mit abgeschrägter
Unterkante versehene Hülse 32, die mit ihrer Oberkante gegen die untere Kante der
Kappe 24 stößt.
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An der Innenwand des Außenmantels F ist ebenfalls eine Anzahl von
Prallflächen vorgesehen, und zwar besteht der untere Teil aus einer auf dem Flansch
3 aufruhenden Hülse mit Flügeln 36, welche sich von der unteren Hülsenkante aus
schräg nach innen und oben erstrecken. Auf dieser Hülse stützt sich eine zweite
Hülse 35 ab, die an ihrem oberen Ende ebenfalls gleichartig gerichtete Flügel 37
besitzt. Oberhalb dieser Hülse 35 sind drei weitere Prallflächen von ähnlicher Bauart
angeordnet, von denen jede aus einem Hülsenteil 38 besteht, der gegen. die Innenwand
des Außenrohres F paßt und dessen untere Kante abgeschrägt ist, um sich gut gegen
die abgeschrägten Flächen der Flügel 37 bzw. 39 zu legen. Die Flügel 36, 37 und
39 bilden dabei einen Winkel von etwa 45 mit der rohrförmigen Außenwand F. Oberhalb
der obersten Hülse 38 ist eine kurze Hülse 40 angeordnet, deren untere Kante sich
gegen die schräge Fläche. der obersten Flügel 39 legt, während ihre Oberkante gegen
den vorstehenden Innenrand des Flansches 2I stößt, so daß die äußeren Prallflächen
zwischein dem trichterförmigen Teil 4 und dem Flansch 21 an dem Rohrteil F festgehalten
werden.
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Jeder der Flügel 36, 37 und 39 besteht aus einer Anzahl von Zähnen
41, welche in Fig. 5 und 6 schematisch dargestellt sind tind zu Spitzen 42 zusammenlaufen,
die sich ihrerseits über die Mitte der ringförmigen Kammer hinaus gegen den Rohrkörper
B hin erstrecken. Ebenso sind die auf der Innenwand des Mischraums befestigten Prallflächen
in Form von Zähnen 43 ausgestaltet, und die Anordnung ist so getroffen, daß jeder
Zahn 41 sich in dem von zwei gegenüberstehenden Zähnen 43 eingeschlossenen Raum
behlldet.
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Bei dieser Prallflächenanordnung ändert sich der Druck des aufsteigenden
Gemischstromes während seines Ubertrittes von einem Flügel zum anderen etwa nach
der Linie 67 in Fig. 4, die schematisch das Steigen und Fallen des Druckes in den
einzelnen Stromabschmtten zeigt.
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Fiir gewisse Fälle können die Zähne 41 und 43 der in Fig. I dargestellten
Prallflächen 29 und 39 verschiedene Breiten und Formen annehmen, ohne aus dem Rahmen
der Erfindung zu treten. Beispielsweise sind bei der Anordnung nach Fig. 2 die äußeren
Hülsen mit den schrägen Flächen 39 in ähnlicher Weise ausgebildet wie in Fig. I,
während die inneren Hülsen 31' schräg nach oben gekrümmte Flügel 29' an Stelle der
ebenen Flügel 29 in Fig. I besitzen. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 sind sowohl
die inneren als auch die äußeren Hülsen 31', 40' mit schräg nach oben gekrümmten
Flächen 29', 39' versehen.
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In Fig. 7 bezeichnet io6 den Abschnitt einer Prallflächenanordnung
mit abwechselnd schräg abwärts und schräg aufwärts gerichteten Zähnen 107 und I08
an der Außenwand F sowie mit dazwischenliegenden waagerechten Zähnen 109 und 110
an der In-Innenwand B. Die Linie 111 bezeichnet eine andere Flächenanordnung, bei
der abwechselnd schräg nach oben und schräg nach unten gerichtete Zähne 112 und
I13 an der Wand B sitzen, während zwischen ihnen waagerechte Zähne 114, II5 und
II6 an der Wand F angeordnet sind. Schließlich zeigt die Linie II7 einen Ringraumabschnitt,
bei welchem ein in waagerechter Richtung angeordneter Zahn II8, ein schräg nach
oben gerichteter Zahn 119 und ein schräg nach unten gerichteter Zahn 120 aus der
inneren Mantelfläche B heraustreten, während die äußere MantelflächeF waagerecht
nach innen hervortretende Zähne 121, I22 besitzt, von denen der Zahn 121 zwischen
den Zähnen IIS und 120 liegt und der Zahn I22 in den über den Zahn 120 gebildeten
Raum hineinragt.