DE9321122U1 - Diffusor - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15D—FLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
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- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
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- F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
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Description
Stenger, Watzke & Rjtcg.: .: .··. .•K.aj^T-Friedrich-Ring ?o
.' : . : .* . \£&iacgr;-·&iacgr;&iacgr;>.547 DÜSSELDORF
PATENTANWÄLTE
DIPL.-ING. WOLFRAM WATZKE
DIPL.-ING. HEINZ J. RING
DIPL.-ING. ULRICH CHRISTOPHERSEN
Unser Zeichen- 95 1427 DIPL.-ING. MICHAEL RAUSCH
DIPL.-ING. WOLFGANG BRINGMANN
BDAG Balcke-Dürr Aktiengesellschaft, Patentanwälte
Hornberger Straße 2, 40882 Rat ingen european patent attorneys
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Datum 20. Dezember 1995
Diffusor
Die Erfindung betrifft einen Diffusor zum Einbau in von Fluiden
durchströmten Leitungen, insbesondere vor Wärmetauschern,
Schalldämpfern, Zumischvorrichtungen und dergleichen, vorzugsweise für Kraftwerke, mit Verwirbelungen erzeugenden Einbauelementen.
Zum Einbau in von Fluiden durchströmten Leitungen bestimmte Diffusoren sind bekannt, beispielsweise aus der US-PS 4 971 768.
Derartige Diffusoren haben den Zweck, die Strömungsgeschwindigkeit von Gasen oder Flüssigkeiten bei gleichzeitigem
Druckrückgewinn zu reduzieren. Sie werden vor Wärmetauschern, Schalldämpfern, Reaktoren, Zumischsystemen, Brennern, Gleichrichtern,
Befeuchtern und Leitungsabzweigen eingesetzt, insbesondere im Kraftwerksbau, in der Lüftungstechnik und im Anlagenbau.
Der mit der Geschwindigkeitsreduzierung einhergehende Druckrückgewinn hängt sehr stark von den im Diffusor auftretenden
Druckverlusten ab, so daß der konstruktiven Ausgestaltung der Diffusoren eine besondere Bedeutung zukommt.
Bei dem aus der US-PS 4 971 768 bekannten Diffusor werden Verwirbelungen
erzeugende Einbauelemente verwendet, um ein Anliegen der Strömung an der sich in Strömungsrichtung erweitenden
Diffusorwand zu erzielen; dies wird mit zunehmendem Öffnungswinkel des Diffusors schwieriger.
Telefon (0211)572131 Telex SS 88429 pats d Telefax (0211) 588225 ■ Postgirokonto Köln (BLZ 370100 50) 227610-503
Bei dem aus der US-PS 4 971 768 bekannten Diffusor bestehen die Einbauelemente aus einer vor dem Diffusoreintritt angeordneten
gewellten Leitfläche, durch die Verwirbelungen hervorrufende Drallströmungen erzeugt werden sollen. Derartige Leitflächen
verursachen jedoch nicht nur einen relativ hohen Druckverlust, sondern haben auch nur geringe Verwirbelungseffekte, so daß in
der Praxis die in der Druckschrift beschriebenen Wirkungen und Vorteile nicht eintreten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
Diffusor der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, der eine Ablösung der Strömung von der Diffusorwand vermeidet und eine
gleichmäßige Ausbreitung der Strömung auf den sich erweiternden Strömungsquerschnitt mit geringem Aufwand und geringen Druckverlusten
sicherstellt.
Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, daß als Einbauelement mindestens eine ein Vorderkantenwirbelsystem erzeugende Einbaufläche im
Bereich des divergierenden Strömungsabschnittes des Diffusors angeordnet ist.
Durch den an der Vorderkante bzw. den Vorderkanten der an sich
bekannten, gegenüber der Hauptströmungsrichtung unter einem spitzen Winkel angestellten Wirbeleinbaufläche entstehenden stationären,
d.h. seine Lage nicht oder nur unwesentlich verändernden Wirbelnachlauf ergibt sich ein verlustarmes Wirbelsystem,
durch das die in den Diffusor eintretende Strömung gleichmäßig auf den sich erweiternden Strömungsquerschnitt verteilt wird.
Die mit dem Vorderkantenwirbelsystem erzeugte gleichmäßige Strömungsverteilung führt zu einem Druckrückgewinn, der die durch
die Einbaufläche erzeugten Strömungsverluste mindestens kompensiert, so daß sich insgesamt eine erhebliche Wirkungsgradverbesserung
ergibt.
In Abhängigkeit von den Abmessungen einerseits des Diffusors und
andererseits der Einbauelemente können erfindungsgemäG mehrere
Einbauelemente neben- und/oder hintereinander im divergierenden Strömungsabschnitt des Diffusors angeordnet sein.
Jede Einbaufläche kann gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung einen symmetrischen Kantenverlauf mit in Hauptströmungsrichtung
verlaufender Symmetrieebene besitzen und mit einer kreisförmigen, elliptischen, ovalen, parabelförmigen, rautenförmigen
oder dreieckförmigen Grundform ausgebildet sein.
Mit der Erfindung wird schließlich vorgeschlagen, die Einbaufläche
im Querschnitt zu profilieren, V-förmig auszubilden und/oder mit einem abgewinkelten Rand zu versehen, wodurch das
Wirbelsystem verstärkt wird und sich die Stabilität der Einbaufläche erhöht.
Insgesamt ergibt sich durch die Erfindung die Möglichkeit, auch bei Diffusoren mit stark divergierenden Strömungsabschnitten ein
gutes Anliegen der Strömung an der Diffusorwand sicherzustellen, und zwar durch nur geringen Aufwand erfordernde Einbauelemente.
Die von diesen erzeugten Vorderkantenwirbelsysteme haben nur geringe Strömungsverluste zur Folge, so daß trotz der erheblichen
Verbesserung der Diffusorwirkung gleichzeitig eine Erhöhung
des Wirkungsgrades, erzielt wird.
Auf der Zeichnung sind fünf Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen
Diffusors und vier Ausführungsbeispiele einer hierbei verwendeten Einbaufläche dargestellt, und zwar zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines ersten
Ausführungsbeispiels eines Diffusors mit einer Einbaufläche,
Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Seitenansicht
eines Diffusors mit zwei Einbauflächen,
Fig. 3 eine den Fig. 1 und 2 entsprechende Seitenansicht eines asymmetrischen Diffusors,
Fig. 4 eine weitere Seitenansicht eines vierten Ausführungsbeispiels
eines mit vier Einbauflächen ausgestatteten Oiffusors,
Fig. 5 eine fünfte Ausführungsform eines in Seitenansicht
dargestellten Diffusors mit vier in getrennten Kanalabschnitten angeordneten Einbauflächen,
Fig. 6 einen Querschnitt gemäß der Schnittlinie VI-VI
in Fig. 5,
Fig. 7 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Einbaufläche mit dreieckiger Grundform,
Fig. 8 ein zweites Ausführungsbeispiel einer rauten
förmigen Einbaufläche,
Fig. 9 ein drittes Ausführungsbeispiel der Einbaufläche mit elliptischer Grundform und
Fig. 10 eine kreisförmige Einbaufläche als vierte Ausführungsform
.
Die in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Diffusoren umfassen jeweils einen Zuströmkanal 1, an den sich ein divergierender Strömungsabschnitt
2 anschließt, der in einen Abströmkanal 3 übergeht. Während bei den Ausführungsformen nach den Fig. 1 und 2
sowie 4 und 5 die Mittelachse des Abströmkanales 3 in Verlängerung
der Mittelachse des Zuströmkanales 1 liegt, so daß sich ein symmetrischer divergierender Strömungsabschnitt 2 ergibt, zeigt
die Ausführungsform nach Fig. 3 einen Versatz der beiden Mittelachsen
von Zuströmkanal 1 und Abströmkanal 3, so daß sich ein asymmetrischer divergierender Strömungsabschnitt 2 ergibt.
Bei der ersten Ausführungsform nach Fig. 1 ist im divergierenden
Strömungsabschnitt 2 eine ovale bzw. kreisförmige Einbaufläche 4 angeordnet, die unter einem spitzen Winkel zur Hauptströmungsrichtung
angestellt ist, so daß sich an ihren symmetrischen Vorderkanten jeweils ein stationärer Wirbelnachlauf ergibt. Die in
der Darstellung eingezeichneten Wirbel bilden ein sogenanntes Vorderkantenwirbelsystem, das sich quer zur Hauptströmungsrichtung
ausbreitet und eine verlustarme Ausbreitung der Strömung zur Folge hat, so daß diese auch bei stark divergierendem Strömungsabschnitt
2 an der Wand des Diffusors anliegt. Auf diese Weise verteilt sich die Strömung gleichmäßig und verlustarm auf
den Strömungsquerschnitt und hat trotz der unvermeidbaren Strömungsverluste aufgrund des Einbaues der Einbaufläche 4 einen
Druckrückgewinn zur Folge, der die Strömungsverluste mindestens kompensiert.
Beim zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind im divergierenden
Strömungsabschnitt 2 zwei Einbauflächen 4 angeordnet, die symmetrisch zur Längsmittelachse des Diffusors angeordnet sind
und jeweils stationäre Vorderkantenwirbelsysteme erzeugen.
Bei der dritten Ausführungsform nach Fig. 3 ist in Verlängerung der Strömung im Zuströmkanal 1 eine Einbaufläche 4 und im Bereich
der divergierenden Wand des divergierenden Strömungsabschnittes 2 eine weitere Einbaufläche 4 angeordnet. Hierbei sind
Lage und Größe der beiden Einbauflächen 4 derart auf den asymme-
— Ö ***
trischen Verlauf des Strömungsabschnittes 2 des Diffusors abgestimmt,
daß sich auch bei dieser speziellen Ausgestaltung des Diffusors eine gute Anlage der Strömung an die sich im Querschnitt
erweiternden Diffusorwandungen erreicht wird.
Bei der vierten Ausgestaltung nach Fig. 4 sind jeweils zwei Einbauflächen
4 nebeneinander und zwei Einbauflächen 4 hintereinander im divergierenden Strömungsabschnitt 2 angeordnet, wobei die
in Strömungsrichtung vornliegenden Einbauflächen 4 mit kreisförmiger
bzw. elliptischer Grundform und die dahinterliegenden Einbauflächen 4 mit dreieckiger Grundform ausgebildet sind. Auch
bei dieser Ausführungsform erzeugt jede Einbaufläche ein stationäres Vorderkantenwirbelsystem mit den voranstehend geschilderten
Eigenschaften und Vorteilen.
Die fünfte Ausführungsform nach Fig. 5 zeigt schließlich die Anordnung
von vier Einbauflächen 4 ovaler oder kreisförmiger
Grundform im Eintrittsbereich des divergierenden Strömungsabschnittes 2, wobei als Besonderheit dieser
Eintrittsbereich des divergierenden Strömungsabschnittes 2 durch Trennwände 5 in vier Kanalabschnitte aufgeteilt ist. Durch die
Trennwände 5 werden gegenseitige Beeinflussungen der jeweils durch eine Einbaufläche 4 erzeugten Vorderkantenwirbelsysteme im
Eintrittsbereich des divergierenden Strömungsabschnittes 2 ausgeschlossen.
Die Fig. 7 bis 10 zeigen vier Ausführungsbeispiele für die Ausgestaltung
der Einbaufläche 4. Die in Fig. 4 gezeichnete Einbaufläche 4 hat eine dreieckförmige Grundform; die Einbaufläche 4
nach Fig. 8 ist rautenförmig ausgebildet. Die Fig. 9 und 10 zeigen
eine elliptische bzw. eine kreisförmige Ausgestaltung der Einbaufläche 4.
— 7 —
1 Zuströmkanal
2 divergierender Strömungsabschnitt
3 Abströmkanal
4 Einbaufläche
5 Trennwand
Claims (5)
1. Diffusor zum Einbau in von Fluiden durchströmten Leitungen, insbesondere vor Wärmetauschern, Schalldämpfern, Zumischvorrichtungen
und dergleichen, vorzugsweise für Kraftwerke, mit Verwirbelungen erzeugenden Einbauelementen,
dadurch gekennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Einbauelement mindestens eine ein Vorderkantenwirbelsystem
erzeugende Einbaufläche (4) im Bereich des divergierenden Strömungsabschnittes (2) des Diffusors angeordnet ist.
2. Diffusor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere
Einbauelemente (4) neben- und/oder hintereinander im divergierenden
Strömungsabschnitt (2) des Diffusors angeordnet sind.
3. Diffusor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Einbaufläche (4) einen symmetrischen Kantenverlauf mit
in Hauptströmungsrichtung verlaufender Symmetrieebene besitzt.
4. Diffusor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß jede Einbaufläche (4) mit einer kreisförmigen, elliptischen, ovalen, parabelförmigen, rautenförmigen oder
dreieckförmigen Grundform ausgebildet ist.
5. Diffusor nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbaufläche (4) im Querschnitt
profiliert, V-förmig ausgebildet und/oder mit einem abgewinkelten Rand versehen ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE9321122U DE9321122U1 (de) | 1993-08-03 | 1993-08-03 | Diffusor |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4325977A DE4325977A1 (de) | 1993-08-03 | 1993-08-03 | Diffusor |
DE9321122U DE9321122U1 (de) | 1993-08-03 | 1993-08-03 | Diffusor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE9321122U1 true DE9321122U1 (de) | 1996-02-15 |
Family
ID=25928278
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE9321122U Expired - Lifetime DE9321122U1 (de) | 1993-08-03 | 1993-08-03 | Diffusor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE9321122U1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007085472A1 (de) * | 2006-01-28 | 2007-08-02 | Fisia Babcock Environment Gmbh | Verfahren und vorrichtung zum vermischen eines gasförmigen fluids mit einem grossen gasmengenstrom, insbesondere zum einbringen eines reduktionsmittels in ein stickoxide enthaltendes rauchgas |
-
1993
- 1993-08-03 DE DE9321122U patent/DE9321122U1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007085472A1 (de) * | 2006-01-28 | 2007-08-02 | Fisia Babcock Environment Gmbh | Verfahren und vorrichtung zum vermischen eines gasförmigen fluids mit einem grossen gasmengenstrom, insbesondere zum einbringen eines reduktionsmittels in ein stickoxide enthaltendes rauchgas |
US8517599B2 (en) | 2006-01-28 | 2013-08-27 | Fisia Babcock Environment Gmbh | Method and apparatus for mixing a gaseous fluid with a large gas stream, especially for introducing a reducing agent into a flue gas that contains nitrogen oxides |
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