DE69817730T2 - Universelle Vorrichtung zum Mischen zweier gasförmigen Fluide - Google Patents

Universelle Vorrichtung zum Mischen zweier gasförmigen Fluide Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung hat als Gegenstand eine Universalvorrichtung zum Mischen zweier gasförmiger Fluide und deren Anwendung bei unterschiedlichen Speiseanlagen für Mischungen aus Luft und Brenngasen.
  • Es ist häufig erforderlich, Mischungen zweier unterschiedlicher Gase herzustellen.
  • Insbesondere vollzieht sich die Nutzung von Brenngasen wie Erdgas oder verflüssigten Erdölgase (GPL) in Prozessen des Mischens mit Luft. Die Mischungen werden im Allgemeinen bei Drücken in der Nähe des Atmosphärendrucks hergestellt.
  • Für diese Anwendungen wird das oft mit mittlerem Druck verfügbare Brenngas auf einige Millibar entspannt, um es dann in Kontakt mit dem Sauerstoffträger-Gas, das meistens Atmosphärenluft ist, zu bringen.
  • Die zahlreichen derzeit angewendeten Mischvorrichtungen haben den Mangel einer zum Erhalten der besten Funktionsbedingungen in dein ausgewählten Bereich schmal bleibenden Anwendungsbreite. So wird die Verbrennung, wenn es sich um Brenner oder Vergaser handelt, selten über die gesamte Anwendungs-Bandbreite der Anlage stöchiometrisch gehalten. Ebenso wird im Fall von Luft/GPL-Generatoren die Wärmeleistung des verteilten Gases durch die mangelnde Präzision der Mischvorrichtungen beeinträchtigt, deren Dynamik bei den aktuellen Systemen 10 kaum überschreitet.
  • Unter diesen bestehenden Mischvorrichtungen unterscheidet man:
    • – die Systeme mit diskreter Wirkung, für die die Mischung Luft/Gas vorgeregelt ist ausgehend von Öffnungen, deren Strömungsquerschnitte und deren Speisedrücke so vordefiniert sind, dass im Falle eines Brenners die verlangte Verbrennung erhalten wird oder im Fall eines Luft/GPL-Generators eine erhöhte konstante Wärmeleistung (PCS). Diese Vorrichtungen sind die meistverwendeten insbesondere für die Brenner von Dampfkesseln hoher und mittlerer Leistung, die über Voreinstellsysteme mit einer, zwei oder drei Verhaltensregeln verfügen;
    • – die modulierenden Systeme, in denen die Luft/Gas-Mischung durch die gemeinsame Betätigung zweier Schieber mit synchronisierter Öffnung konstant gehalten wird, wobei der eine für das Gas, der andere für das Luftregister vorgesehen ist. Auch diese Systeme sind voreingestellt mithilfe von mechanischen Nocken-Systemen, die es erlauben, für jede Schieberposition die gewünschte Mischung einzustellen. Man findet dasselbe Wirkprinzip für Luft/GPL-Generatoren;
    • – die von Automaten und Rechnern gesteuerten modulierenden Systeme, welche ausgehend von einer oder mehreren Informationen (Rauchgasanalyse, Temperatur eines Verfahrens, Massenstrom eines Gases etc.) auf Luft- und Gas-Einlassschieber einwirken.
  • Was Generatoren für Luft/GPL-Mischungen, z. B. Luft-Propan-Mischer angeht, sind derzeit zwei unterschiedliche Techniken bekannt. Die erste, Hochdruck- oder Mitteldrucktechnik genannt, verwendet Pressluft und GPL bei einem Druck von einigen bar, und ermöglicht die Bereitstellung ziemlich hoher Leistungen. Die zweite, Niederdruck-Technik genannt, verwendet Atmosphärenluft und GPL mit einem Druck von einigen bar.
  • Die für Verteilernetze mittleren Drucks (z. B. 2 bar) bestimmten Mischer verwenden Pressluft und GPL mit einem im Allgemeinen zwischen 4 und 10 bar liegenden Druck. Solche bekannten Mischer umfassen eine erste Leitung für die Pressluft und eine zweite Leitung für das GPL.
  • Diese beiden Leitungen vereinen sich in einem Verteiler, in dem sich die Mischung voll-zieht, bevor sie unter einem zwischen einigen Millibar und 1 oder 2 bar liegenden Druck verteilt wird. Die Begrenzung des Drucks hängt mit dem Risiko einer Kondensation des GPL zusammen, wenn die klimatischen Bedingungen der Verteilungsstelle zu niedere Temperaturen erreichen.
  • Das Mischungsverhältnis wird mithilfe von pneumatischen Proportional-Schiebern eingestellt. Jede Leitung ist mit einem Regelschieber ausgestattet, dessen Steuerung durch eine pneumatische Vorrichtung gewährleistet ist, die eine gleichzeitige Reaktion beider Schieber bewirkt, deren Querschnitte und Öffnungsverläufe im Voraus definiert wurden. Die neueren Systeme verwenden Regelungssysteme, die unter Beibehaltung der vorstehenden Konfiguration eine wesentliche Verbesserung der Leistungen dieses Mischentyps ermöglichen, was die Genauigkeit der konstanten Wärmeleistung PCS und der Dynamik angeht. Diese Regelungssysteme verwenden Informationen über den momentanen Massenstrom, die von Turbinenzählern geliefert werden, die in jeder Leitung eingebaut sind, und die eines Wobbemeters, das auf den Einstellwert des Verhältnisses reagiert. Ein einem Rechner zugeordneter Automat stellt die Führung der unterschiedlichen Parameter sicher.
  • Diese verschiedenen Systeme haben folgende Mängel gemeinsam: geringe Dynamik des Massenstroms, bei dem die konstante Wärmeleistung PCS stabil ist, denn diese hängt in der Mehrzahl der Fälle von der des Zählers ab, die selten 20 überschreitet; komplizierte Regelung des Drucks auf Stabilität, insbesondere bei Niederdruck, denn die Steuerung muss ständig die genaue Position der beiden Schieber (für die Luft und für das GPL) einhalten;
    • – mangelnde Anpassung an schnell veränderliche Betriebsarten wegen einer relativ langen Antwortzeit infolge der beiden zu steuernden Schieber;
    • – Energie fressende Vorrichtungen (Erfordernis eines Kompressors für die Luft, Erwärmung der beiden Fluide, um Rekondensations-Erscheinungen zu vermeiden);
    • – aufwendige und deshalb sehr teure Anlagen, die spezialisierte Arbeitskräfte zur Wartung und Bereitstellung erfordern.
  • Die Luft/GPL-Generatoren für Niederdruck-Anwendungen verwenden im Allgemeinen eine Batterie von Venturi-Düsen, deren spezifischer Massenstrom eine arithmetische Progression ermöglicht (z. B. 10–20–40–80 m3/h), wobei die Kombination unterschiedlicher Düsen eine Regelung durch diskrete Betätigung ermöglicht. Die Mischung wird durch Ansaugen von Atmosphärenluft durch Strahlpumpeneffekt des GPL-Strahls erhalten, der die Luft in der Düse mitreißt. Die Funktionsweise „alles oder nichts" der verschiedenen Düsen verlangt nach der Verwendung von Puffer-Gasometern, um den resultierenden Druck im Netz zu „glätten".
  • Das Interesse an diesem Generatortyp liegt in der Tatsache begründet, dass er energieautonom ist, denn er arbeitet ausschließlich unter Verwendung des Drucks des GPL.
  • Die Nachteile sind gebunden an das Erfordernis eines Gasometers, der als solcher raumgreifend und teuer ist, um die Druckregelung zu bewirken, welche grundsätzlich wegen der zyklischen Arbeitsweise der Düsen instabil ist. Schließlich ist die erhaltene Genauigkeit der „erhöhten Wärmeleistung" (PCS) gering, denn dieser Anlagentyp umfasst im Allgemeinen Düsen, deren Regelung ein für alle Male eingestellt wird, ohne dass man sich Vorrichtungen zum Korrigieren des Drucks und der Temperatur bedienen würde.
  • Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, den Nachteilen des Standes der Technik abzuhelfen und in bequemer, einfacher und zuverlässiger Weise mit bedeutenden Arbeitsdynamiken die Mischung zweier gasförmiger Fluide zu ermöglichen.
  • Diese Ziele werden erfindungsgemäß dank einer Universalvorrichtung zum Mischen zweier unterschiedlicher gasförmiger Fluide erreicht, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie einen Behälter mit einer ersten und einer zweiten Kammer umfasst, die konzentrisch sind und nicht miteinander kommunizieren, wobei eine erste Leitung in die erste Kammer mündet, um in diese ein erstes Gas bei mittlerem Druck einzuspeisen, und eine zweite Leitung in die zweite Kammer mündet, um in diese ein zweites Gas bei mittlerem Druck einzuspeisen, wobei eine erste Verengungs-Schalldüse mit variablem Querschnitt in der ersten Kammer angeordnet und eine zweite Verengungs-Schalldüse mit variablem Querschnitt in der zweiten Kammer angeordnet ist, dadurch, dass die erste Verengungs-Schalldüse ein erstes konvergent-divergentes Rotationshohlelement umfasst, das als Sitz eines ersten Ventilkörpers in Spitzkegelform dient, und dass die zweite Verengungs-Schalldüse ein zweites konvergentdivergentes Rotationshohlelement umfasst, das als Sitz eines zweiten Ventilkörpers in Spitzkegelform dient, dass der erste Ventilkörper eine Axialbohrung begrenzt und zumindest teilweise die erste und zweite Kammer abteilt, dass die zweite Verengungs-Schalldüse im Innenraum der Axialbohrung angeordnet ist, dass die ersten und zweiten konvergentdivergenten Rotationshohlelemente eine bezüglich des Behälters definierte Position aufweisen, während der erste und zweite Ventilkörper mechanisch miteinander verbunden und ei nem einzigen Antrieb zugeordnet sind, der eine synchronisierte Verschiebung des ersten und des zweiten Ventilkörpers sicherstellt, und dass das erste und das zweite Gas nach dem Durchströmen der ersten und der zweiten koaxialen und homothetischen Schalldüsen axial in ein und dieselbe stromab liegende Kammer einströmen, in der sich die Mischung des ersten und des zweiten Gases entsprechend einem vorbestimmten Mischungsverhältnis voll-zieht, das durch die Abmessungen der ersten und der zweiten Schalldüse bestimmt ist.
  • Jedes erste und zweite Gas wird jeweils in die erste bzw. zweite Kammer mit einem Druck von gleich oder mehr als 1,3 bar eingeführt.
  • Mit der Maßgabe, dass die erste und die zweite Düse mechanisch verbundene Ventilkörper umfassen, die von einem einzigen Antrieb gesteuerte genaue und gleichzeitige Bewegungen ausführen, wird eine kontinuierliche Veränderung der Luft- und Gasströme bewirkt, deren Verhältnis dank der perfekten Gleichstellung der Düsen über den gesamten Arbeitsbereich konstant gehalten wird. Die Arbeitsdynamik kann z. B. in der Größenordnung von 50 : 1 liegen.
  • In einer besonderen Ausführungsform umfasst die Mischvorrichtung außerdem eine dritte Kammer, die über Öffnungen mit der ersten Kammer kommuniziert, und eine dritte Verengungs-Schalldüse mit veränderlichem Querschnitt in der dritten Kammer; die dritte Verengungs-Schalldüse umfasst ein drittes konvergent-divergentes Rotationshohlelement, das identisch mit dem besagten ersten Rotationshohlelement ist, ist jedoch in axialer Ausrichtung diesem entgegengesetzt in einer im Verhältnis zum Behälter vorbestimmten Stellung angeordnet und dient als Sitz für einen dritten Spitzkegel-Ventilkörper, dessen Form und Abmessungen identisch mit denen des ersten Ventilkörpers sind; der dritte Ventilkörper ist mechanisch mit dem ersten und dem zweiten Ventilkörper verbunden, jedoch entgegengesetzt zu diesen angeordnet, derart, dass die dritte Verengungs-Schalldüse als Antagonist der ersten Verengungs-Schalldüse wirkt und die dritte Schalldüse in Öffnungsstellung ist, während die erste Schalldüse in Schließstellung ist und umgekehrt, und die dritte Kammer umfasst Öffnungen, die stromab der dritten Schalldüse so angeordnet sind, dass ein Übermaß des ersten Gases, das aus der dritten Schalldüse austritt, aus dem Behälter abgeführt werden kann.
  • Das erste Gas wird der ersten Kammer mit einem Druck von größer oder gleich 150 mbar zugeführt, und das zweite Gas wird der zweiten Kammer mit einem Druck von größer oder gleich 1,3 bar zugeführt.
  • Mit Vorteil ist jede der Schalldüsen modular ausgeführt und umfasst einen demontierbaren Ventilkörper, was es ermöglicht, durch Modifikation der Konizität des Ventilkörpers die Kapazität oder das Mischungsverhältnis der Mischvorrichtung zu verändern. Der feststehende Teil der Schalldüsen kann selbst demontierbar ausgeführt sein.
  • Das Vorhandensein einer dritten Düse als Antagonist zur ersten Düse mit identischen Eigenschaften wie diese erlaubt es, unabhängig von den momentanen Stellungen des Mischers eine automatische Regelung des Drucks des ersten Gases zu erhalten, und mit Gasen mit vergleichsweise geringen Drücken zu arbeiten (einige zig mbar bis einige hundert mbar).
  • Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sowie weitere Anwendungen der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung werden sich aus der folgenden Beschreibung von besonderen Ausführungsformen ergeben, die hiernach als Beispiele unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen gegeben wird.
  • Es zeigen:
  • 1 eine axiale Schnittansicht eines ersten Beispiels einer erfindungsgemäßen Gasmischvorrichtung mit zwei Schalldüsen,
  • 2 eine axiale Schnittansicht eines zweiten Beispiels einer erfindungsgemäßen Gasmischvorrichtung mit drei Schalldüsen,
  • 3 eine schematische Darstellung eines Einbaubeispiels eines erfindungsgemäßen Mischers, und
  • 4 eine axiale Schnittansicht eine Variante der zweiten Ausfuhrungsform mit drei Schalldüsen.
  • Im Beispiel der 1, das bei der Mischung von Luft und einem Brenngas angewendet wird, umfasst die Mischvorrichtung 100 einen zylindrischen Behälter 110, in dessen Innenraum zwei koaxiale konzentrische Kammern 111, 121 definiert sind. Eine seitliche Speiseleitung 112 für Verbrennungsluft mündet in die äußere Kammer 111, während eine seitliche Speiseleitung 122 für Brenngas in die innere Kammer 121 mündet.
  • Eine erste Verengungs-Schalldüse 130 mit veränderlichem Querschnitt ist in der ersten Kammer 111 stromab einer perforierten Platte 113 angeordnet, die zum Gleichrichten des Luftstroms dient, der durch die Leitung 112 in die Kammer 111 eingeführt wird. Die Düse 130 umfasst ein konvergent-divergentes Rotations-Hohlelement 131, das als Sitz eines Ventilkörpers 132 in Spitzkegelform dient.
  • Eine zweite Verengungs-Schalldüse 140 mit veränderlichem Querschnitt ist im Innenraum des Ventilkörpers 132 der ersten Düse 130 angeordnet. Die Düse 140 umfasst ein konvergent-divergentes Rotations-Hohlelement 141, das mit dem Behälter 110 mittels eines Flansches 116 fest verbunden ist. Es befindet sich in einer Bohrung des Ventilkörpers 132 sowie vermittels einer Dichtung in Kontakt mit dieser Bohrung derart, dass der Ventilkörper 132 sich, gegenüber dem Hohlelement 141 abgedichtet, relativ zum Hohlelement 131 verschieben kann. Das Hohlelement 141 dient als Sitz eines spitzkegelförmigen Ventilkörpers 142, dessen stromauf gelegenes Ende 144 mit einem Gewinde versehen ist, damit es nach Bedarf mit einem im Ventilkörper 132 ausgebildeten Gewinde verschraubt werden kann. Die Ventilkörper 132 und 142 sind folglich fest miteinander verbunden und an das stromab liegende Ende einer Axial-Steuerstange 145 gekuppelt, die selbst mittels eines Kupplungsmechanismus 146 mit einem Antrieb 150 verbunden ist, der pneumatisch, elektrisch oder hydraulisch sein kann.
  • Die Demontierbarkeit der spitzkegelförmigen Ventilkörper 132 und 142 verleiht der Vorrichtung einen modularen Aufbau. Durch das einfache Austauschen der Ventilkörper 132, 142 gegen spitzkegelförmige Ventilkörper mit anderer Konizität ist es möglich, die Kapa zität oder das Mischungsverhältnis der Mischvorrichtung zu modifizieren. Das feste Hohlelement 131, das in den rohrförmigen Behälter 110 eingeschraubt ist, kann ebenfalls in einfacher Weise ausgetauscht werden.
  • Der stromauf liegende Teil 133 des Ventilkörpers 132 hat Hohlzylinderform und ist axial gleitfähig und abgedichtet in die Bohrung eines Zylinders 123 eingesetzt, der eine Begrenzungswand zwischen der zentralen Kammer 121 für die Brenngaszufuhr und der ringförmigen äußeren Kammer 111 für die Luftzufuhr bildet. Das durch die radiale Leitung 122 in die Kammer 121 zugeführte Brenngas kann den stromauf gelegenen hohlen Abschnitt 133 des Ventilkörpers 132 durchfließen und durch in den Ventilkörper 132 eingearbeitete Durchlässe 143 in den konvergent-divergenten Raum der Düse 140 gelangen.
  • Der Behälter 110 der Mischvorrichtung kann die Form einer Manschette mit einer zylindrischen Außenwand 114 und ebenen, Flansche bildenden Abschluss-Querwänden 115, 116 haben. Die stromab gelegene Abschlusswand 116, die insbesondere als Träger des feststehenden, jedoch demontierbaren Teils 141 der Düse 140 dient, kann mit dem stromauf gelegenen Flansch 161 eines Elements verbunden sein, das eine Mischkammer bildet und einerseits den Brenngas-Strom aus dem divergenten Abschnitt der inneren Schalldüse 140 und andererseits den Luftstrom aus dem divergenten ringförmigen Raum der äußeren Schalldüse 130 aufnimmt. Die innere Wand der stromab liegenden Mischkammer 160 kann mit einem Schall dämmenden Material 163 ausgestattet sein. Dieses Material 163, wie auch ein Material 162, das zwischen die Flanschelemente 116, 161 des Behälters 110 und der stromab liegenden Mischkammer 160 eingesetzt ist, bilden eine Schalldämmvorrichtung am Ausgang der beiden konzentrischen Schalldüsen 130, 140, welche Schalldämmvorrichtung die mit der Entspannung verbundenen akustischen Emissionen reduziert und die Durchmischung der Mischung fördert.
  • Man wird feststellen, dass im Stand der Technik Verengungs-Schalldüsen mit veränderlichem Querschnitt generell in einer Gaszufuhrleitung verwendet werden, um die dreifache Aufgabe der Entspannung des Gases, der Gasmassenmessung und der Regelung des Gasstroms oder der von einem Brenngas transportierten Wärmeleistung sicherzustellen.
  • Beispiele von Regel- und Strommessvorrichtungen unter Verwendung von Schalldüsen mit veränderlicher Verengung werden z. B. in den Dokumenten FR-A-2341131, FR-A-2514163, FR-A-2580803 und FR-A-2630184 angegeben. Die Technologie der in den vorstehenden Dokumenten beschriebenen Schalldüsen ist auf die erfindungsgemäße Mischvorrichtung anwendbar. Im Stand der Technik speist im Falle der Verwendung konzentrischer Düsen wie im Dokument FR-A-2514163 ein und dasselbe Gas beide Düsen. Die zentrale Hilfsdüse dient einfach zum Aufnehmen eines geringen, vom zu regelnden Hauptgasstrom abgeführten Stromes, und die Hilfsdüse mündet in eine gesonderte Leitung, die zu einem Zähler führt. Wenn die in dem Dokument FR-A-2514163 dargestellte Architektur auch in keiner Weise die Aufgabe hat, eine Mischung von Gasen unterschiedlicher Natur sicherzustellen, so ist es gleichwohl möglich, im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Herstelltechnologie von insbesondere aus den vorgenannten Dokumenten bekannten Schalldüsen anzuwenden.
  • Die Vorrichtung aus 1 ist nicht auf die Herstellung von Mischungen aus Luft und Brenngas beschränkt und kann bei diversen Paaren von gasförmigen Fluiden angewendet werden.
  • Jedoch gibt es interessante Anwendungen, wenn das in der Leitung 112 geführte Gas Luft ist und das in der Leitung 122 geführte Gas ein Brenngas wie Erdgas oder ein Erdölgas ist, wie Propan, Butan oder eine Mischung aus Propan und Butan.
  • Um Schallströmungsbedingungen in der Verengung der Düsen 130 und 140 zu erreichen, müssen die Luft und das Gas in den Leitungen 112, 122 einen Mindestdruck von 1,3 bar absolut haben.
  • Die Brenngase werden im Allgemeinen mit Drücken zwischen 1,3 und 4 bar (Erdgas) und zwischen 2 und 7 bar (Erdölgas, GPL) verteilt. In diesem Fall ist es nicht notwendig, zwischen der Brenngas-Lieferquelle und dem Gaseintritt 122 ein Aufladegebläse zu schalten. Andererseits ist nicht immer eine Pressluftquelle mit Mitteldruck verfügbar. Im Falle der Lieferung von Atmosphärenluft mittels eines Gebläses, dessen Staudruck beispielsweise zwischen 20 und 50 mbar liegt, muss ein Aufladegebläse zwischen das Gebläse und den Lufteintritt 112 geschaltet werden, oder eine Mischvorrichtung mit drei Düsen verwendet werden, die später unter Bezug auf 2 beschrieben wird.
  • Die Düsen 130, 140 haben Abmessungen und Formen (insbesondere den Konuswinkel der Ventilkörper 132, 142 und der festen konvergent-divergenten Teile 131, 141), die im Vorhinein definiert werden, um ein Öffnungsverhältnis zu erhalten, das in einer ersten Näherung dem gewünschten Mischungsverhältnis entspricht. So kann z. B. im Falle einer Anwendung eines Luft-Propan-Generators das Mischungsverhältnis bei 30% GPL und 70% Luft liegen. Dieses Verhältnis wird bestimmt unter Berücksichtigung der Speisedruck-Bedingungen und der gewünschten maximalen Leistung.
  • Ausgehend von den durch die Geometrie der Düsen vorbestimmten Anfangsbedingungen, die im Hinblick auf die modulare Konzeption der Schalldüsen leicht angepasst oder modifiziert werden können, erbringt die Verschiebung der beiden Ventilkörper 132, 142 der Düsen 130, 140 durch den Antrieb 150 eine kontinuierliche Variation der Luft- und Gas-Massenströme, deren Verhältnis über den gesamten Arbeitsbereich konstant gehalten wird dank der perfekten Gleichpositionierung der beiden Düsen 130, 140. Man kann so Arbeitsdynamiken erhalten, die denen bekannter Systeme hoch überlegen sind, z. B. von 50 : 1.
  • Die erfindungsgemäße, mit Bezug auf die 1 beschriebene Gasmischvorrichtung kann im Rahmen unterschiedlicher Anwendungen benutzt werden.
  • In einer besonderen Anwendung kann der erfindungsgemäße Mischer in eine Anlage zum Speisen eines industriellen Prozesses, wie eines Ofens für eine Wärmebehandlung mit mehreren Brennern, mit einer Mischung aus Luft und Brenngas integriert werden.
  • In bestimmten Wärmebehandlungsöfen sind mehrere Brenner räumlich im Innenraum des Ofens verteilt. Wenn diese verschiedenen Brenner aus einem konventionellen Luft-Gas-Mischer gespeist werden, werden die anfängliche Leistung und folglich die Mischungsqualität beeinträchtigt, wenn die Luft den Massenstrom eines oder mehrerer Brenner des Ofens verändert.
  • Demgegenüber ist es dank der vorliegenden Erfindung möglich, einen Luft-Gas-Mischer mit Schalldüsen anzuwenden, mit dem jede Veränderung des Massenstroms eines oder mehrerer Brenner des Ofens eine automatische Übertragung des zusätzlichen oder verringerten Massenstroms auf die nicht veränderten Brenner bewirkt, und die globale Leistung des Ofens und die Qualität der Mischung unverändert hält.
  • Die 3 zeigt ein Anlagenbeispiel, das einen erfindungsgemäßen Mischer umfasst und das beispielsweise zum Einspeisen einer Luft-Gas-Mischung in einen industriellen Prozess wie eine Gruppe von Brennern ein und desselben Ofens dienen kann, wobei die verschiedenen Brenner geregelt werden können, um Flammen sehr variabler Formen und Charakteristiken zu produzieren, ohne dass dies die Qualität der Luft-Gas-Mischung beeinflusst, die den verschiedenen Brennern zugeführt wird.
  • In der Anlage gemäß 3 sieht man eine Leitung 11 zum Liefern von Pressluft und eine Leitung 21 zum Liefern von Brenngas bei Mitteldruck von mehr als 1,3 bar.
  • In der Luftzufuhrleitung 11 ist ein Gebläse 12 einem Niederdruck-Druckpuffer 13, einem Druckregler 14 und Instrumenten 15 zum Messen von Druck und Temperatur zugeordnet. Der geregelte Luftstrom wird dem Mischer 100 am Einlass 112 für das erste gasförmige Fluid (1) zugeführt.
  • In der Leitung 21 für die Zufuhr von Brenngas mit mittlerem Druck finden sich nacheinander ein Vierteldrehungs-Schieber 22, ein Filter 23, eine Gruppe von Sicherheits-Magnetventilen 24, 25, ein Druckregler 26 und Instrumente 27 zum Messen von Druck und Temperatur. Der geregelte Gasstrom wird dem Mischer 100 am Einlass 122 für das zweite gasförmige Fluid (1) zugeführt.
  • Der Ausgang des Mischers 100 ist mit einem Hochdruck-Druckpuffer 9 und einem Sicherheits-Magnetventil 8 ausgestattet.
  • Die Luft-Gas-Mischung ist in einer Leitung 31 verfügbar, um dem zu speisenden industriellen Prozess, wie einer Gruppe von Brennern, zugeführt zu werden. Ein Modul 7 erlaubt das Steuern der Stellung der Ventilkörper 132, 142 der Schalldüsen 130, 140 des Mischers 100. Insbesondere kann der Modul 7 mit einem Sensor für die Stellung der Ventilkörper 132, 142 ausgestattet sein.
  • Die Druckregler 14, 26 regeln die Drücke der Luft und des Gases zum Speisen des Mischers auf die gewünschten Werte, um die benötigte Mischung zu erhalten. Ein PID-Regler (Proportional-Integral-Differential-Verhalten), der vom konventionellen Typ sein kann, ist in den Modul 7 integriert, um die Stellung der Ventilkörper 132, 142 des Mischers 100 auf die für das Verfahren benötigte Leistung einzustellen.
  • Die Zuordnung einer Steuerung zum einen oder anderen Regler oder zu beiden zugleich erlaubt es außerdem, durch einfache Modifikation des anfänglich festgelegten Drucks für die Speisung mit Luft bei Mitteldruck oder für die Speisung mit Gas bei Mitteldruck, den Luftgehalt der Flamme zu verändern, in dem Fall, wo man reduzierende oder oxidierende Atmosphären benötigt, und dies, ohne die Stellung der spitzkegelförmigen Ventilkörper 132, 142 des Mischers 100 zu verändern.
  • Man kann noch bemerken, dass die Verwendung der Düsen 132, 142 mit veränderlicher Verengung im Schallbetrieb es erlaubt, an deren Ausgang in der stromab gelegenen Kammer 160 Diffusoren mit hohem Ladungsverlust anzuordnen, deren Formen die Verwirbelung und Homogenität der Mischung herbeiführen. Dies wird ohne Einfluss auf die Flüsse und die Leistung der Anlage umgesetzt.
  • Die Mischvorrichtung gemäß 1 kann auch im Rahmen eines Luft-GPL-Generators gebraucht werden, der eine Mischung aus Luft und Erdölgas (Butan, Propan oder Butan-Propan-Mischung) in sehr präzisen Verhältnissen erzeugt, um ein Gas zu erhalten, dessen Wärmeleistung bei einem konstanten Wert vorbestimmt ist und als Ersatzgas für Erdgas dienen kann. Als Beispiel hat eine Mischung von ungefähr 55% Propan mit 45% Luft Verbrennungscharakteristika, die jenen von Erdgas für eine große Gruppe von Verbrennungsanlagen ähnlich sind.
  • In dein Fall, wo Pressluft mit einem Druck von mehr als etwa 3 bar verfügbar ist, kann der Mischer aus 1, z. B. mit ergänzenden Elementen wie in 3 gezeigt, zum Speisen einerseits mit Pressluft über die Leitung 11 und andererseits mit Erdölgas über die Leitung 21 eingesetzt werden, und am Ausgang in die Leitung 31 eine Mischung Luft-GPL mit vorbestimmten Charakteristika liefern, mit einem Druck, der z. B. 2 bar oder weniger betragen kann. Das Mischungsverhältnis und die Kapazität der Anlage werden grundsätzlich vorab definiert durch die Abmessungen der Düsen 130, 140, und durch den Speisedruck, über den man in den Leitungen 11 für die Luft und 21 für das Erdölgas verfügt.
  • Die Stromab-Druckregelung wird mithilfe des Steuermoduls 7 bewirkt, der es erlaubt, auf die Stellung der spitzkegelförmigen Ventilkörper 132, 142 der Düsen des Mischers 100 einzuwirken.
  • Der Steuermodul 7 kann eine vollständig pneumatische Betätigungsmimik umfassen, wobei die beiden Ventilkörper 132, 142 mit einem Stellantrieb des direkten oder des Servotyps fest verbunden werden, entsprechend der gewünschten Genauigkeit oder Schnelligkeit bei der Druckregelung.
  • Als Variante kann der Steuermodul 7 auch andere Regelungstypen umfassen, zu denen Regler vom PID-Typ und elektrische Stellantriebe wie Schrittmotoren oder elektropneumatische Antriebe gehören.
  • Ein erfindungsgemäßer Mischer 100 kann auch in einen für Niederdruck-Anwendungen bestimmten Luft/GPL-Generator eingegliedert werden, wenn keine Pressluftquelle mit einem Druck von mehr als 1,3 bar verfügbar ist. In diesem Fall hat der Mischer 100 die in der 2 dargestellte Konfiguration und umfasst eine zusätzliche Düse 170.
  • In 2 haben alle Elemente, die denen in 1 entsprechen, dieselben Bezugszeichen und werden nicht noch einmal beschrieben. Insbesondere können die Zufluss-Leitungen 112, 122, die konzentrischen Kammern 111, 121 und die Düsen 130, 140 in den Ausführungsformen gemäß 1 und 2 in gleichartiger Weise ausgeführt werden.
  • In der Ausführungsform gemäß 2 sieht man, dass der Behälter 110 über die radiale Wand 115 hinaus durch einen Behälterabschnitt 117 verlängert ist, z. B. in Form einer an die radiale Wand 115 angeschlossenen Manschette, welcher Behälterabschnitt 117 eine dritte Kammer 181 umgrenzt, die über in die radiale Wand 115 eingebrachte Öffnungen 182 mit der ersten Kammer 111 kommuniziert. Die zusätzliche Verengungs-Schalldüse 170 mit veränderlichem Querschnitt ist in der Kammer 181 angeordnet und umfasst ein konvergentdivergentes Rotationshohlelement 171, dessen Form- und Abmessungs-Merkmale mit denen des Hohlelements 131 der Düse 130 identisch sind, das jedoch in axialer Ausrichtung und umgekehrter Anordnung zu dem Hohlelement 131 angeordnet ist, in einer bezüglich des den Behälter 110 verlängernden Behälterabschnitts 117 vorbestimmten Stellung. Das Hohlelement 171 dient als Sitz für einen Ventilkörper 172 in Spitzkegelform, dessen Form und Abmessungen identisch mit denen des ersten Ventilkörpers 132 sind.
  • Der Ventilkörper 172 ist mechanisch mit den Ventilkörpern 132, 142 durch die Steuerstange 145 verbunden, ist jedoch derart umgekehrt bezüglich der Ventilkörper 132, 142 angeordnet, dass die Schalldüse 170 gegenläufig im Verhältnis zur ersten Schalldüse 130 arbeitet, und dass die Düse 170 in Öffnungsstellung ist, wenn die Düse 130 in Schließstellung ist (wie in der 2 dargestellt) und umgekehrt.
  • Ein flanschförmiges Endstück 174 ist bezüglich der zylindrischen Wand des Behälterabschnitts 117 radial und gegenüber der radialen Wand 115 stromab der Düse 170 angeordnet und umfasst Öffnungen 175, so dass der Luftüberschuss, der von der Düse 170 abströmt, aus dem Behälter 110, 117 abgeführt werden kann.
  • Die Steuerstange 145 als mechanische Verbindung der Ventilkörper 172 und 132, 142 ist durch eine zusätzliche Stange 173 verlängert, die den Ventilkörper 172 durchquert, wobei sie fest mit diesem verbunden ist, und sie durchquert auch in abgedichteter, verschiebbarer Weise das Endstück 174, um dort an einen Stellantrieb angeschlossen zu werden, der in 2 nicht dargestellt ist, der aber dem Stellantrieb 150 in der 1 entsprechen kann, und von dem ein Beispiel in 4 dargestellt ist.
  • Die Verwendung einer dritten Düse 170 als Antagonist zu der ersten Düse 130 erlaubt es, den erfindungsgemäßen Mischer 100 in seiner Konfiguration gemäß 2 und mit den zusätzlichen, in 3 dargestellten Elementen, als Luft/GPL-Generator im Rahmen einer Niederdruck-Anwendung in dem Fall einzusetzen, wo keine Hochdruck-Pressluftquelle verfügbar ist. In diesem Fall genügt es, wenn das in der Luftleitung 11 angeordnete Zentrifugal-Gebläse 12 einen Minimaldruck von 150 mbar liefert, der die Untergrenze für das Einstellen einer Schallströmung bildet. Es ist natürlich möglich, ein Gebläse zum Liefern eines höheren Luftdrucks, z. B. 300 mbar, vorzusehen, aber dies erhöht den für den Betrieb des Gebläses erforderlichen Verbrauch an elektrischer Energie.
  • In einem Mischer 100 mit drei Düsen 130, 140, 170, deren spitzkegelförmige Ventilkörper 132, 142 und 172 fest miteinander verbunden und deren Bewegungen synchronisiert sind, fließt der konstante, vom Gebläse gelieferte Luftstrom, sei es durch die Mischkammer 160, sei es durch den Atmosphärenausgang 175, sei es schließlich, und dies ist der häufigste Fall, in beide Richtungen zugleich, wenn die Ventilkörper 132, 172 der Düsen 130, 170 identischer Abmessungen und gegenläufiger Anordnung in Zwischenstellungen sind.
  • Der Speisedruck mit Erdölgas in Höhe des Zuflusses 122 kann in der Größenordnung einiger 100 mbar liegen.
  • Der Steuermodul 7 umfasst einen Geber für die Stellung der Ventilkörper 132, 142, 172 der variablen Schalldüsen 130, 140 und 170. Wie bereits unter Bezug auf die 3 angegeben, sind stromauf der Kammer 111, 121 Mittel 15, 27 zum Messen der Temperatur und des Drucks des Fluids vorgesehen, sind stromab des Mischers 100 Mittel 9 zum Messen des Drucks der Mischung von Luft und Erdölgas vorgesehen, und Regelmittel wirken auf den Druckregler 26 der Gaslieferquelle oder auf eine Einrichtung zum Einstellen der Ventilkörper 132, 142, 172 der Düsen 130, 140, 170 ein, um einen vorbestimmten Stromabdruck der Mischung von Luft und Gas von vorbestimmter Wärmeleistung aufrechtzuerhalten.
  • Die Druckregelung stromab kann mithilfe von Servokreisen ausgeführt werden, in analoger Weise zu dem, was mit Bezug auf einen Luft/GPL-Generator mit einem Mischer mit zwei Düsen 130, 140 ausgeführt wurde.
  • Ein besonderer Vorteil, der sich aus der Verwendung dreier Düsen 130, 140 und 170 ergibt, von denen zwei konzentrisch sind, besteht in der Tatsache, dass die vom Gebläse 12 gelieferte Luft eine Erwärmung erfährt, die direkt dazu wiederverwendbar ist, die Verdampfung des GPL zu fördern und die Kondensationsprobleme zu vermeiden, denen man bei den konventionellen Systemen begegnet, und was die Anwendung von Heizeinrichtungen für die beiden Fluide verlangt, um diesem Nachteil abzuhelfen. Die koaxiale Anordnung der beiden Düsen 130, 140 begünstigt wirksam den Temperaturaustausch zwischen der Luft und dem GPL. Außerdem ermöglicht es die permanente Abfuhr der vom Gebläse 12 durch die eine oder andere der beiden gegenläufig wirkenden Düsen 130, 170 gelieferten Luft, die Temperatur stromauf der Luft-Düse 130 über der Zeit stabil zu halten.
  • In der Ausführungsform der 2 kann man wie mit der der 1 eine Schalldämpfervorrichtung 163 am Ausgang der Düsen 130, 140 in der Mischkammer 160 anordnen. Die Düse 170, durch welche Luft in die Atmosphäre entweicht, kann ebenfalls mit einem Schalldämpfer 179 versehen werden, der die Geräusche an dem Ort reduzieren kann, wo der Luft/GPL-Generator eingebaut ist (s. 4).
  • Ein Mischer 100 für gasförmige Fluide mit drei Düsen 130, 140 und 170 wie der in 2 dargestellte, der mit externen Elementen zusammenwirkt, die in 3 dargestellt sind, kann auch im Rahmen anderer Anwendungen gebraucht werden, z. B. in einer Anlage zum Speisen eines Gebläseluft-Brenners für einen Kessel mit einer Luft-Gas-Mischung.
  • Mit Brennern dieses Typs sind üblicherweise Kessel zum Erzeugen von Heißwasser für die Zentralheizung ausgestattet, mit Leistungen von einigen zig kW bis hin zu mehreren tausend kW.
  • Die Kessel verwenden ein Gas aus dem Netz (Erdgas), das mit einem Druck in der Größenordnung von einigen hundert mbar geliefert wird, z. B. mit 300 mbar, und Luft, die von einem Gebläse mit einem Druck von einigen zig mbar geliefert wird. Diese Kessel arbeiten im Modus „alles oder nichts" oder „alles oder wenig", ausgehend von festen Regelungen (kleiner/großer Durchsatz).
  • In diesem Fall kann ein Mischer mit drei Düsen 130, 140, 170 wie der in 2 dargestellte in vorteilhafter Weise verwendet werden, wobei die Luft durch die Leitung 112 und das Gas aus dem Netz durch die Leitung 122 zugeführt wird.
  • Die Summe der Luftströme der ersten und dritten gegenläufig wirkenden Schalldüsen 130, 170 ist gleich dem konstanten Gebläsestrom, der dem Strom bei voller Öffnung einer einzelnen der Schalldüsen 130, 170 entspricht, woraus sich ergibt, dass für eine gegebene Leistung eines Nennstroms der Gas-Speisequelle eine automatische Regelung des Luftdrucks bewirkt wird.
  • Für eine gegebene Leistung des Aufladegebläses oder bei Nennstrom erhält man mit der Anordnung zweier gegenläufig wirkender Düsen eine automatische Regelung des Luftdrucks bei dem gewünschten Wert, und dies für alle Stellungen der Ventilkörper 132, 142 und 172 des Mischers 100. Außerdem bleibt die Temperatur stromauf der Luftdüse wegen der ständigen Abfuhr von Pressluft, die vom Gebläse in die Leitung 112 geliefert wird, über der Zeit stabil.
  • Dank der Stabilität der Regelung der Luft ist es mit diesem System möglich, eine modulierende Leistungsregelung einzusetzen, die sich der Nachfrage perfekt und progressiv anpasst. Demgegenüber verläuft diese Regelung mit den konventionellen Systemen nach dem Modus „alles oder nichts" oder „alles oder wenig", woraus sich bestimmte Fehlfunktionen im Bereich der Entspannungs-/Zählstation des Verteilers ergeben (Überdruck beim Schließen, Überzählung bei bestimmten Zählertypen, die gegen zyklische Schwankungen des Massenstroms besonders empfindlich sind, etc.).
  • Die 4 zeigt eine Ausführungsvariante der zuvor unter Bezug auf 2 beschriebenen Gas-Mischvorrichtung.
  • Die Variante gemäß 4 ist vollständig modular. So sind die feststehenden Bauteile 131, 171 der Düsen 130, 170 nicht als ein Block mit dem Behälter 110 wie entsprechend der Konstruktion der 2 ausgeführt, sondern sind durch getrennte Rotationsstücke gebildet, die demontierbar sind und mit der Innenwand des rohrförmigen Behälters 110 über Gewinde-Abschnitte in Kontakt kommen. Eine solche Bauart des feststehenden Teils der Düse 130 wurde schon in 1 bei der Ausführungsform mit zwei konzentrischen Düsen gezeigt.
  • Man sieht außerdem in 4 in der stromab liegenden Mischkammer eine Querplatte 164, die mit Perforierungen 165 versehen ist und auf ihrer Vorderseite eine Platte 166 aus porösem Material trägt. Die Baugruppe 164, 166, die demontierbar ist, da sie sandwichartig zwischen den Flanschen 116, 161 eingespannt ist, spielt die Rolle eines Gleichrichters, der die Abströmung der Mischung vergleichmäßigt, um die Bildung von Wirbeln zu vermeiden, wobei sie auch eine Schalldämpfer-Funktion ausübt, die zum Verringern des bei der Entspannung des Gases entstehenden Lärms beiträgt. Die Baugruppe 164, 166 könnte, falls notwendig, auch in der Ausführungsform gemäß 1 angewendet werden.
  • In gleicher Weise umfasst eine mit dem Flansch 174 verschraubte Manschette 177 eine Leitung für das Abführen von Luft in die Atmosphäre, die mit einem Schall absorbierenden Material 179 ausgerüstet ist, das vorteilhaft einen Kanal bildet, dessen Abschnitt in der Nähe des Austritts konisch ist und sich zum Austritt hin erweitert.
  • In der 4 ist auch noch ein Beispiel für einen Stellantrieb 150 dargestellt, der einen Servo des pneumatischen Typs bildet, und auf eine axiale Stange 176 einwirkt, die mit der zusätzlichen Stange 173 verbunden ist.
  • Der in 4 gezeigte pneumatische Stellantrieb 150 umfasst als Beispiel eine stromab liegende Kammer 154, die über einen Anschluss 153 mit einer Quelle für ein unter Druck stehendes gasförmiges Fluid kommuniziert, und die einerseits durch eine feste Querplatte 155 begrenzt ist, und andererseits durch eine flexible Membran 151, die von einer starren, mit der axialen Stange 176 fest verbundenen Platte gestützt ist, auf welche eine Feder 152 einwirkt. Die Servosteuerung des Stellantriebs 150 kann natürlich komplexer sein, oder von anderer als pneumatischer Bauart sein.

Claims (13)

  1. Universalvorrichtung zum Mischen zweier unterschiedlicher gasförmiger Fluide, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Behälter (110) mit einer ersten und einer zweiten Kammer (111, 121) umfasst, die konzentrisch sind und nicht miteinander kommunizieren, wobei eine erste Leitung (112) in die erste Kammer (111) mündet, um in diese ein erstes Gas bei mittlerem Druck einzuspeisen, und eine zweite Leitung (122) in die zweite Kammer (121) mündet, um in diese ein zweites Gas bei mittleremn Druck einzuspeisen, wobei eine erste Verengungs-Schalldüse (130) mit variablem Querschnitt in der ersten Kammer (111) angeordnet und eine zweite Verengungs-Schalldüse (140) mit variablem Querschnitt in der zweiten Kammer (121) angeordnet ist, dadurch, dass die erste Verengungs-Schalldüse (130) ein erstes konvergent-divergentes Rotationshohlelement (131) umfasst, das als Sitz eines ersten Ventilkörpers (132) in Spitzkegelform dient, und dass die zweite Verengungs-Schalldüse (140) ein zweites konvergent-divergentes Rotationshohlelement (141) umfasst, das als Sitz eines zweiten Ventilkörpers (142) in Spitzkegelform dient, dass der erste Ventilkörper (132) eine Axialbohrung begrenzt und zumindest teilweise die erste und zweite Kammer (111, 121) abteilt, dass die zweite Verengungs-Schalldüse (140) im Innenraum der Axialbohrung angeordnet ist, dass die ersten und zweiten konvergent-divergenten Rotationshohlelemente (131, 141) eine bezüglich des Behälters (110) definierte Position aufweisen, während der erste und zweite Ventilkörper (132, 142) mechanisch miteinander verbunden und einem einzigen Antrieb (150) zugeordnet sind, der eine synchronisierte Verschiebung des ersten und des zweiten Ventilkörpers (132, 142) sicherstellt, und dass das erste und das zweite Gas nach dem Durchströmen der ersten und der zweiten koaxialen und homothetischen Schalldüsen (130, 140) axial in ein und dieselbe stromab liegende Kammer (160) einströmen, in der sich die Mischung des ersten und des zweiten Gases entsprechend einem vorbestimmten Mischungsverhältnis vollzieht, das durch die Abmessungen der ersten und der zweiten Schalldüse (130, 140) bestimmt ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie außerdem im Innenraum des Behälters (110) eine dritte Kammer (181) umfasst, die über Öffnungen (182) mit der ersten Kammer (111) kommuniziert, und eine dritte Verengungs-Schalldüse (170) mit veränderlichem Querschnitt in der dritten Kammer (181), dadurch, dass die dritte Verengungs-Schalldüse (170) ein drittes konvergent-divergentes Rotationshohlelement (171) umfasst, das identisch mit dem besagten ersten Rotationshohlelement (131) ist, jedoch in axialer Ausrichtung diesem entgegengesetzt in einer im Verhältnis zum Behälter (110) vorbestimmten Stellung angeordnet ist und als Sitz für einen dritten Spitzkegel-Ventilkörper (172) dient, dessen Form und Abmessungen identisch mit denen des ersten Ventilkörpers (132) sind, dass der dritte Ventilkörper (172) mechanisch mit dem ersten und dem zweiten Ventilkörper (132, 142) verbunden ist, jedoch entgegengesetzt zu diesen angeordnet ist, derart, dass die dritte Verengungs-Schalldüse (170) als Antagonist der ersten Verengungs-Schalldüse (130) wirkt, und dass die dritte Schalldüse (170) in Öffnungsstellung ist, während die erste Schalldüse (130) in Schließstel-lung ist und umgekehrt, und dass die dritte Kammer (181) Öffnungen (175) umfasst, die stromab der dritten Schalldüse (170) so angeordnet sind, dass ein Übermaß des ersten Gases, das aus der dritten Schalldüse (170) austritt, aus dem Behälter (110) abgeführt werden kann.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie außerdem einen Strömungsgleichrichter (113) umfasst, der in der ersten Kammer (111) stromauf der ersten Schalldüse (130) angeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie außerdem ein Element (163, 166) aus einem Schall absorbierenden Material in der stromab gelegenen Mischkammer (160) umfasst.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gas durch Luft gebildet und das zweite Gas durch ein brennbares Gas wie Erdgas oder ein Erdölgas wie Propan, Butan oder eine Mischung aus Propan und Butan gebildet ist.
  6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gas in die erste Kammer (111) mit einem Druck von größer oder gleich 1,3 bar und das zweite Gas in die zweite Kammer (121) mit einem Druck von größer oder gleich 1,3 bar eingeführt wird.
  7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gas in die erste Kammer (111) mit einem Druck von größer oder gleich 150 mbar und das zweite Gas in die zweite Kammer mit einem Druck von größer oder gleich 1,3 bar eingeführt wird.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Schalldüsen (130, 140, 170) modular aufgebaut ist und einen austauschbaren Ventilkörper (132, 142, 172) enthält, was es erlaubt, durch Modifikation der Konizität des Ventilkörpers (132, 142, 172) die Kapazität oder das Mischungsverhältins der Mischvorrichtung zu verändern.
  9. Anlage zum Speisen eines Industrieprozesses wie einer Gruppe von Wärmebehandlungsöfen mit Mehrfachbrennern mit einer Luft-Gas-Mischung, dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst eine Quelle für die Mitteldruck-Luftzufuhr mit einem Ventilator (12) und einem Druckregler (14); eine Quelle zum Einspeisen eines Brenngases mit einer Mitteldruck-Gaszuleitung, in der ein Filter (23), mindestens ein Sicherheits-Magnetventil (24, 25) und ein Druckregler (26) angeordnet sind; eine Universal-Mischvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, deren erste und zweite Kammer (111, 121) jeweils mit der Luftzufuhr bzw. der Brenngaszufuhr verbunden sind, und ein am Ausgang der Uriversal-Mischvorrichtung (100) angeordnetes Sicherheits-Magnetventil (8).
  10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens ein Regelmittel zum Einwirken auf mindestens einen der Druckregler (14, 26) zum Ändern des Luftzufuhrgrades der Flamme durch einfache Modifikation des anfänglich für die Mitteldruck-Luftzufuhr oder für die Mitteldruck-Gaszufuhr festgesetzten Drucks umfasst.
  11. Anlage zum Speisen eines Gebläseluft-Brenners eines Kessels mit einer Luft-Gas-Mischung, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Universal-Mischvorrichtung (100) nach dem Anspruch 2 umfasst, eine Quelle zum Zuführen von Gas mit einem Druck in der Größenordnung von einigen hundert mbar, die mit der zweiten Kammer (121) der Mischvorrichtung verbunden ist, eine Quelle zum Zuführen von Luft mit einem Druck in der Größenordnung von einigen zig mbar, die einen Ventilator (12) umfasst und mit der ersten Kammer (111) der Mischvorrichtung verbunden ist, welche erste Kammer (111) selbst derart in Kommunikation mit der dritten Kammer (181) ist, dass die Summe der Luftströme der ersten und dritten gegenläufig wirkenden Schalldüsen (130, 170) gleich dem konstanten Luftstrom des Ventilators ist, der dem Luftstrom einer einzelnen der ersten und dritten Schalldüse (130, 170) bei vollständiger Öffnung ist, woraus sich eine automatische Luftdruckregelung für eine gegebene Leistung aus einem Nominal-Gasstrom der Gaszufuhr ergibt.
  12. Erzeuger einer Mischung aus Luft und Erdölgas, deren Wärmeleistung (PCS) bei einem konstanten Wert vorbestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Universal-Mischvorrichtumg (100) nach Anspruch 1 umfasst, eine Quelle zum Zuführen von Erdölgas bei einem Druck einer Größenordnung von einigen bar, die mit einem Druckregler (26) versehen und mit der zweiten Kammer (121) der Mischvorrichtung verbunden ist, eine Quelle zum Zuführen von Luft mit einem Druck einer Größenordnung von einigen bar, die mit einem Druckregler (14) versehen und mit der ersten Kammer (111) der Mischvorrichtung (100) verbunden ist, einen Sensor (7) für die Position des ersten und des zweiten Ventilkörpers (132, 142) der ersten und der zweiten Schalldüse (130, 140), Mittel (15, 27) zum Messen der Temperatur und des Drucks des Fluids stromauf der ersten und der zweiten Kammer (111, 121), Mittel (9) zum Messen des Drucks der Luft-Erdölgas-Mischung stromab der Mischvorrichtung (100), und Regelmittel zum Einwirken auf den Druckregler (26) der Gasspeisequelle oder auf eine Vorrichtung zum Positionieren des ersten und des zweiten Ventilkörpers (132, 142) der ersten und der zweiten Düse (130, 140), zum Einhalten eines vorbestimmten Stromab-Drucks der Luft-Gas-Mischung mit vorbestimmter Wärmeleistung (PCS).
  13. Erzeuger einer Mischung aus Luft und Erdölgas, deren Wärmeleistung (PCS) bei einem konstanten Wert vorbestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Universal-Mischvorrichtung (100) nach Anspruch 2 umfasst, eine Quelle zum Zuführen von Erdölgas bei einem Druck einer Größenordnung von mindestens einigen hundert mbar, die mit einem Druckregler (26) versehen und mit der zweiten Kammer (121) der Mischvorrichtung verbunden ist, eine Quelle zum Zuführen von Luft mit einem Druck einer Größenordnung von mindestens 150 mbar, die mit einem Druckregler (14) versehen und mit der ersten Kammer (111) der Mischvorrichtung (100) verbunden ist, die selbst mit der dritten Kammer (181) der Mischvorrichtung (100) in Kommunikation ist, einen Sensor (7) für die Position des ersten, des zweiten und des dritten Ventilkörpers (132, 142, 172) der ersten, zweiten und dritten Schalldüse (130, 140), Mittel (15, 27) zum Messen der Temperatur und des Drucks des Fluids stromauf der ersten und der zweiten Kammer (111, 121), Mittel (9) zum Messen des Drucks der Luft-Erdölgas-Mischung stromab der Mischvorrichtung (100), und Regelmittel zum Einwirken auf den Druckregler (26) der Gasspeisequelle oder auf eine Vorrichtung zum Positionieren des ersten, des zweiten und des dritten Ventilkörpers (132, 142, 172) der ersten, zweiten und dritten Düse (130, 140, 170), zum Einhalten eines vorbestimmten Stromab-Drucks der Luft-Gas-Mischung mit vorbestimmter Wärmeleistung (PCS).
DE69817730T 1997-11-07 1998-11-05 Universelle Vorrichtung zum Mischen zweier gasförmigen Fluide Expired - Lifetime DE69817730T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10005033B4 (de) * 1999-06-25 2005-07-21 Andre Teltzrow Verfahren zur leistungsabhängigen Steuerung einer Heizung und Heizungssystem

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2981863B1 (fr) * 2011-10-26 2015-01-02 Gdf Suez Dispositif de regulation d'un melange gazeux
US8946922B1 (en) * 2012-02-10 2015-02-03 Johnny C. Johnson Reverse flow hydroelectric generator
CN103322571B (zh) * 2012-03-20 2015-10-07 浙江威航厨房设备有限公司 一种燃烧器的风气联动比例调节控制系统
KR20160147482A (ko) * 2015-06-15 2016-12-23 삼성전자주식회사 가스 혼합부를 갖는 반도체 소자 제조 설비
CN105605250B (zh) * 2016-01-14 2017-10-27 李少锋 一种燃气节能增压阀
GB2561235B (en) * 2017-04-07 2022-02-23 Oil & Gas Measurement Ltd Smart entrainment atomisation mixing system
CN109442405B (zh) * 2018-12-26 2023-12-05 广州威茨热能技术有限公司 一种空燃比例混合器

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2341131A1 (fr) * 1976-02-13 1977-09-09 Gaz De France Appareil pour la regulation et le comptage des debits de gaz
FR2514163B1 (fr) * 1981-10-07 1985-08-23 Gaz De France Appareil regulateur-compteur de debits de gaz
JPS608456A (ja) * 1983-06-27 1985-01-17 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の燃料供給装置
US4976607A (en) * 1986-07-09 1990-12-11 Fuel Tech, Inc. Burner apparatus for providing adjustable flame geometry
US4793798A (en) * 1986-08-08 1988-12-27 Sabin Darrel B Burner apparatus
EP0316454B1 (de) * 1987-05-28 1994-08-03 Eiken Kougyo Kabushiki Kaisha Gas/luft-verhältnis-kontrollventil für gasbrenner
NL8702191A (nl) * 1987-09-15 1989-04-03 Flameco Eclipse Bv Gasbrander.
CA2099894C (en) * 1992-07-10 1998-11-03 Wayne C. Gensler Apparatus and method for mixing gases

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10005033B4 (de) * 1999-06-25 2005-07-21 Andre Teltzrow Verfahren zur leistungsabhängigen Steuerung einer Heizung und Heizungssystem

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