DE950024C

DE950024C - Device for mixing flowing media

Info

Publication number: DE950024C
Application number: DEO2277A
Authority: DE
Inventors: Julius Mueller
Original assignee: <<OFU>> OFENBAU-UNION GmbH; OFU Ofenbau Union GmbH
Current assignee: <<OFU>> OFENBAU-UNION GmbH; OFU Ofenbau Union GmbH
Priority date: 1952-04-09
Filing date: 1952-04-09
Publication date: 1956-10-04

Description

Vorrichtung zum Mischen strömender Medien Die Erfindung betrifft bei einer Vorrichtung zum Mischen strömender Medien die Veränderung der Eintrittsöffnungen des Mischraumes, die an dessen Umfang verteilt sind.Device for mixing flowing media The invention relates to a device for mixing flowing media the change of the inlet openings of the mixing room, which are distributed around its circumference.

Bei Gasbrennern in Industrieöfen, in denen Gas und Verbrennungsluft gemischt werden, wird die Forderung gestellt, die Eintrittsgeschwindigkeit eines am Umfang des Mischraumes einzuführenden Gasstromes unabhängig von der einzuführenden Gasmenge konstant zu halten, um den Mischeffekt auch bei geringer Menge des einzuführenden Gases nicht zu verschlechtern.With gas burners in industrial furnaces, in which gas and combustion air are mixed, the requirement is made, the entry speed of a The gas flow to be introduced at the circumference of the mixing chamber is independent of the gas flow to be introduced To keep the amount of gas constant in order to maintain the mixing effect even with a small amount of the gas to be introduced Gas does not deteriorate.

Bei einer bekannten Vorrichtung, die die Lösung dieser Aufgabe bezweckt, ist zur Veränderung der Eintrittsöffnungen des Mischraumes ein bewegliches Rohrstück vorgesehen, dessen Stirnseite einen Teil der Umfangsbegrenzung der Eintrittsöffnungen bildet und gegen die Stirnseite eines feststehenden, die übrige Umfangsbegrenzung der Eintrittsöffnungen bildenden Teil bewegbar ist.In a known device that aims to solve this problem, is a movable piece of pipe for changing the inlet openings of the mixing chamber provided, the end face of which is part of the circumference of the inlet openings forms and against the face of a stationary, the rest of the circumference of the inlet openings forming part is movable.

Diese Mischvorrichtung enthält einen: konischen, durchgehend ringförmigen, veränderlichen Spalt, welchem ein mit festen Ansätzen versehener Ring nachgeschaltet ist.This mixing device contains a: conical, continuously ring-shaped, variable gap, which is followed by a ring provided with fixed lugs is.

Es hat sich gezeigt, daB eine solche Vorrichtung noch nicht die gewünschte vielseitige und weitgehend verlustlose Regelbarkeit erlaubt. Die eintretenden Gasstrahlen haben in dem der Wandstärke des verschiebbaren Rohrstückes entsprechenden konischen Spalt keine Führung im geWünschten Sinne, so daB vor dem Eintreten des Gases ir die Führungsquerschnitte unerwünschte Drosselungsverluste auftreten.It has been shown that such a device is not yet the desired one versatile and largely lossless controllability allowed. The incoming gas jets have a conical shape corresponding to the wall thickness of the displaceable pipe section Gaps no leadership in the desired Sense so that before entering of the gas ir the guide cross-sections undesired throttling losses occur.

Gemäß der Erfindung ist eine solche Vorrichtung zur Veränderung der Eintrittsöffnungen eines Mischraumes, die -an dessen Umfang verteilt sind, mittels eines beweglichen: Rohrstückes, dessen Stirnseite einen Teil der Umfangsbegrenzung der Eintrittsöffnungen bildet und das gegen die Stirnseite eines feststehenden, die übrige Umfangsbegrenzung der Eintrittsöffnungen bildenden Teiles bewegbar ist; derart ausgebildet, daß die Stirnseite des feststehenden Teiles des Rohrstückes sowie die ihr gegenüberliegende Stirnseite des beweglichen Rohrstückes im wesentlichen gleiche Durchmesser haben und aus je einem Kranz von Zähnen bestehen, die der Form der Zahnlücken der gegenüberliegenden Stirnseite entsprechen.According to the invention, such a device for changing the Inlet openings of a mixing space which are distributed around its circumference by means of a movable pipe section, the end face of which is part of the circumference of the inlet openings and that against the face of a stationary, the rest of the circumferential delimitation of the part forming the inlet openings is movable; designed such that the end face of the fixed part of the pipe section and essentially the opposite end face of the movable pipe section have the same diameter and each consist of a ring of teeth that correspond to the shape the tooth gaps correspond to the opposite face.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist jeder Zahn eine Zahnflanke auf, die in einer einen gedachten koaxialen Zylinder tangierenden Ebene liegt, und hat eine aus einer Schraubenfläche bestehende Zahnflanke, deren vorzugsweise schräg zur Achse liegende Erzeugende den gedachten Zylinder tangiert, wobei beide Zahnflanken einander am Zahnkopf schneiden.According to a preferred embodiment, each tooth has a tooth flank which lies in a plane tangent to an imaginary coaxial cylinder, and has a tooth flank consisting of a helical surface, whose preferably inclined Generating line lying to the axis is tangent to the imaginary cylinder, whereby both tooth flanks cut each other at the tooth tip.

Auch kann das bewegliche Rohrstück so ausgebildet sein, daß es während seiner Bewegung mit der schräubenflächenförmigen Zahnflanke im Eingriff bleibt, so daß jede Eintrittsöffnung seitlich von je einer ebenen Fläche begrenzt wird und durch Lageveränderung des beweglichen Rohrstückes der Abstand dieser Flächen voneinander und somit die Breite jeder Eintrittsöffnung geändert wird.The movable pipe section can also be designed so that it during its movement remains in engagement with the helical surface-shaped tooth flank, so that each inlet opening is laterally bounded by a flat surface and by changing the position of the movable pipe section, the distance between these surfaces and thus the width of each entrance opening is changed.

Gegenüber der bekannten Vorrichtung hat die Erfindung den Vorteil, daß die Strahlen über den ganzen Umfang der Ausströmquerschnitte geführt sind, so daß das Einströmen in den Mischraum wesentlich verlustloser erfolgen kann.Compared to the known device, the invention has the advantage that the rays are guided over the entire circumference of the outflow cross-sections, so that the flow into the mixing space can take place with significantly less loss.

Auch ist durch die Erfindung der Vorteil gegeben, daß die Veränderung der Öffnungsquerschnitte durch Veränderung der Breite und nur in geringem Maße auch der Länge der Ausströmöffnungen erfolgt, während bei der bekannten Vorrichtung die Änderung der Querschnittsflächen ausschließlich durch Veränderung der Länge der Löcher erfolgt. Dadurch ist in erwünschter Weise erreicht, daß die Strahlen auch bei geringen Gasmengen gegen Ablenkung in axialer Richtung stabil bleiben und somit einen besseren Mischeffekt ergeben.The invention also has the advantage that the change the opening cross-sections by changing the width and only to a small extent the length of the outflow openings, while in the known device the Change the cross-sectional areas solely by changing the length of the Holes takes place. As a result, it is achieved in a desired manner that the rays also remain stable against deflection in the axial direction in the case of small amounts of gas and thus give a better mixing effect.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist sehr vielseitig verwendbar. So ermöglicht sie insbesondere in vorteilhafter Weise, die Mischungsgeschwindigkeit und die -Flammenlänge während des Betriebes zu regeln. Man kann daher ein und denselben Brenner für jeden Zustand des Verbrennungsmediums und der Verbrennungsluft und jeden Heizwert des Verbrennungsmediums, z. B. bei verschiedenen Mischungsverhältnissen von Gasen, verwenden. Neben den betrieblichen Vorteilen. ergeben sich Vereinfachungen in der Fertigung, da die Zahl der Modelle eingeschränkt werden kann. Obwohl die Vorrichtung an Hand des bevorzug ten Beispieles eines Gasbrenners erläutert ist, karr die Vorrichtung zum Mischen und Regeln außer füt Gase auch für Dämpfe, Flüssigkeiten, Kohlenstaul: oder andere pulverisierte Stoffe verwendet werden In der Zeichnung sind als Ausführungsbeispiele der Erfindung zwei Gasbrenneranordnungen dargestellt.The device according to the invention is very versatile. In particular, it advantageously enables the mixing speed and to regulate the flame length during operation. One can therefore be one and the same Burners for every condition of the combustion medium and the combustion air and everyone Calorific value of the combustion medium, e.g. B. at different mixing ratios of gases. In addition to the operational advantages. simplifications result in production, as the number of models can be limited. Although the Device is explained on the basis of the preferred example of a gas burner, karr the device for mixing and controlling not only for gases but also for vapors, liquids, Coal clog: or other powdered substances are used in the drawing two gas burner arrangements are shown as embodiments of the invention.

Fig. i zeigt einen erfindungsgemäß ausgestalteten Gasbrenner im Längsschnitt; Fig. z zeigt eine weitere Ausführungsform eines Gasbrenners mit zusätzlichem Drosselorgan; Fig. 3 ist eine Seitenansicht des Gasbrenners der Fig.a; Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch Fig. i und a entlang der Linie IV-IV; Fig. 5 zeigt zwei verzahnte Düsenteile im Längsschnitt;.Fig. I shows a gas burner designed according to the invention in longitudinal section; Fig. Z shows a further embodiment of a gas burner with an additional throttle element; Figure 3 is a side view of the gas burner of Figure a; Fig. 4 shows a section through Figures i and a along the line IV-IV; Fig. 5 shows two toothed nozzle parts in longitudinal section ;.

Fig.6 ist eine Draufsicht eines verzahnten Düsenteiles der Fig. 5.FIG. 6 is a top plan view of a toothed nozzle portion of FIG. 5.

Der Brenner in Fig. i besteht aus dem Brennergehäuse i mit dem Gasstutzen a und dem Luftstutzen 3. lm Innern des Gehäuses i ist eine Hülse 4 dreh- und axialverschiebbar gelagert, die an ihrem vorderen Ende als Düsenteil 5 ausgebildet ist. Ein weiterer Teil 7 der Düse ist mit einem Zwischenstück 6 zwischen dem Brennergehäuse i und dem Brennerstem 24 eingeklemmt.The burner in Fig. I consists of the burner housing i with the gas nozzle a and the air nozzle 3. Inside the housing i, a sleeve 4 is rotatable and axially displaceable stored, which is designed as a nozzle part 5 at its front end. Another Part 7 of the nozzle is with an intermediate piece 6 between the burner housing i and pinched the burner stem 24.

Die beiden sich gegenüberliegenden Düsenteile 5 und 7 sind in ihrer Teilungsebene am Rand in Art einer Klauenkupplung verzahnt. Die Zähne der Verzahnung bestehen aus einer senkrechten oder nahezu senkrechten Stirnflanke 8 und einem geneigten Zahnrücken 9, der unter einem Winkel gegenüber der allgemeinen Strömungsachse geneigt und als Schraubenfläche z8 ausgebildet ist (Fig. 5). Die Stirnflanken 8 können radial gerichtet sein, vorzugsweise stehen sie jedoch unter einem gewissen Anstellwinkel 3o, derart, daß die Ebenen 29 der Stirnflanken 8 im wesentlichen parallel zur Brennerachse liegen und einen hypothetischen Wirbelkreis io (Fig.4 und 6) tangieren. Zahnkopf und Zahngrund sind ferner unter einem Winkel gegen die Brennerachse geneigt. Wie bei einer Klauenkupplung berühren sich bei vollkommenem Eingriff sowohl die Stirnflanken 8 als auch die Zahnrücken 9 und bilden einen geschlossenen Ring.The two opposite nozzle parts 5 and 7 are in their The dividing plane is toothed at the edge in the manner of a claw coupling. The teeth of the gearing consist of a vertical or almost vertical end face 8 and an inclined one Tooth back 9 inclined at an angle to the general flow axis and is designed as a screw surface z8 (Fig. 5). The end flanks 8 can be radial be directed, but they are preferably at a certain angle of attack 3o, in such a way that the planes 29 of the end flanks 8 are essentially parallel to the burner axis lie and tangent to a hypothetical vortex circle io (Fig. 4 and 6). Tooth head and tooth base are also inclined at an angle to the burner axis. As In the case of a claw coupling, both the face flanks touch each other when fully engaged 8 as well as the tooth backs 9 and form a closed ring.

Da die als Schraubenflächen 28 ausgebildeten Zahnrücken 9 sich auch bei nicht vollkommenem Eingriff der beiden Düsenhälften 5, 7 stets abdichtend berühren, kann man die beiden Hälften auseinanderdrehen, wobei je nach dem Verdrehungswinkel zwischen den Stirnflanken mehr oder minder große Öffnungen 25 entstehen. Durch diese Öffnungen 25 strömt; gemäß dem Ausführungsbeispiel der Zeichnung, die Luft in gegen die Brennerachse geneigten Strahlen und einen kleinen Wirbelkreis io tangierend mit hoher regelbarer Geschwindigkeit in das langsamer strömende Gas ein. Es bildet sich dabei ein intensiver Kernwirbel, dessen Energie in von innen nach außen laufenden Bahnen allmählich aufgezehrt wird. Im Brennerstein 24 kann sich infolgedessen ein natürliches Geschwindigkeits- Profil ausbilden, welches auch bei hoher Axialgeschwindigkeit ein Abreißen der Flamme verhindert.Since the form of helical surfaces 28 tooth back 9 always touch sealingly even if not perfect engagement of the two die halves 5, 7, one can untwist the two halves, are formed depending on the twist angle between the end edges more or less large openings 25th Flows through these openings 25 ; According to the exemplary embodiment of the drawing, the air in jets inclined towards the burner axis and tangent to a small vortex circle io at a high controllable speed in the slower flowing gas. An intense core vortex is formed, the energy of which is gradually consumed in trajectories that run from the inside to the outside. As a result, a natural speed profile can develop in the burner block 24, which prevents the flame from tearing off even at high axial speeds.

Die Hülse 4 kann mit Hilfe des am freien Ende aufgesetzten Bedienungshebels i i verschwenkt und mit -der am Gehäuse i befestigten Stiftschraube 12 mit den Muttern 13 auch in axialer Richtung bewegt werden, da ein Ansatz 14 des Hebels i i auf der Stiftschraube 12 zwischen den Muttern 13 in einem kreisringsegmentartigen Schlitz geführt ist. Die Muttern 13 dLenen gleichzeitig dazu, den Betätigungshebel i i in einer gewählten Stellung festzusetzen. Die Hülse 4 ist mit einem radialen Durchbruch 15 versehen, über den das dem Stutzen 2 zugeleitete Gas der Brennerdüse zugeführt werden känn. Eine ringförmige Dichtung 16 zwischen dem Brennergehäuse und der Hülse 15 bewirkt einen gasdichten Abschluß. An dem von der Düse -5, 7 abgelegenen Ende der Hülse 4 ist ein Schauglas 17 zur optischen Kontrolle det Brennereinstellung vorgesehen.The sleeve 4 can be pivoted with the help of the operating lever ii attached to the free end and also moved in the axial direction with the stud screw 12 attached to the housing i with the nuts 13, since a shoulder 14 of the lever ii on the stud screw 12 between the nuts 13 is guided in a circular ring segment-like slot. The nuts 13 dLenen at the same time to fix the operating lever ii in a selected position. The sleeve 4 is provided with a radial opening 15 through which the gas fed to the nozzle 2 can be fed to the burner nozzle. An annular seal 16 between the burner housing and the sleeve 15 creates a gas-tight seal. At the end of the sleeve 4 remote from the nozzle -5, 7, a sight glass 17 is provided for optical control of the burner setting.

Während bei der geschilderten Brennereinstellung die Luft Hartstrahlen mit großer kinetischer Energie bildet, kann auch eine längere und weichere Flamme erzeugt werden, indem man die Hülse 4 mit dem Düsenteil 5 nur in axialer Richtung verschiebt und die Stirnflanken 8 der Verzahnung in abdichtender Berührung hält. Es entstehen dadurch bereits, in Richtung der geneigten Zahnrücken 9 schraubenförmig in das Gas eintretende Luftstrahlen, die dem- Gas eine große Mischfläche darbieten und dadurch die Diffusion beschleunigen, so daß' man mit geringerem Strömungsdruck eine im Endeffekt zwar ebenso gute, jedoch verzögerte Verbrennung erzielt.While with the described burner setting the air hard blasting Forming with great kinetic energy can also have a longer and softer flame be generated by the sleeve 4 with the nozzle part 5 only in the axial direction moves and holds the end flanks 8 of the toothing in sealing contact. This already creates a helical shape in the direction of the inclined tooth back 9 air jets entering the gas, which present the gas with a large mixing surface and thereby accelerate the diffusion, so that 'one with lower flow pressure In the end, an equally good, but delayed combustion is achieved.

Die geschilderten Einstellmöglichkeiten lassen sich auch kombinieren, indem sowohl zwischen den Stirnflanken 8 als auch zwischen den Zahnrücken 9 der Verzahnung Zwischenräume belassen werden.The setting options described can also be combined, by both between the front flanks 8 and between the tooth backs 9 of the Interlocking spaces are left.

Bei dem Brenner gemäß Fig. 2 ist eine weitere Regelmöglichkeit dadurch gegeben, daß in der Gaszuführung ein Drosselventil in Art eines Ringschiebers vorgesehen ist. Zu diesem Zweck ist in die Hülse 4 ein Rundschieber 18 konzentrisch angeordnet, der an seinem äußeren Ende, in ähnlicher Weise in die Hülse 4, mit einem Bedienungshebel i9 versehen ist. Die Feststellung des Rundschiebers erfolgt dabei in gleicher Weise mit einer in einem kreisringsegmentartigen Schlitz 22 geführten Stiftschraube :#o und Mutter 2i. Das Schauglas 17 ist in diesem Falle an der Stirnseite des innenliegenden Rundschiebers 18 vorgesehen. Die Dichtung zwischen der Hülse 4 und dem Rundschieber 18 erfolgt durch einen weiteren Dichtungsring 23.In the case of the burner according to FIG. 2, this provides a further control option given that a throttle valve in the form of a ring slide is provided in the gas supply is. For this purpose, a round slide 18 is arranged concentrically in the sleeve 4, the one at its outer end, in a similar manner in the sleeve 4, with an operating lever i9 is provided. The locking of the round slide takes place in the same way with a stud screw guided in a slot 22 like a circular ring segment: #o and mother 2i. The sight glass 17 is in this case on the face of the inner one Round slide 18 is provided. The seal between the sleeve 4 and the round slide 18 takes place through a further sealing ring 23.

Durch diese zusätzliche Regelmöglichkeit kann außer der Mischgeschwindigkeit auch das Mengenverhältnis der zu mischenden Gase, ohne den Druck der getrennt an den Stutzen z und 3 zugeführten Gase zu ändern, unabhängig eingestellt werden.This additional control option enables not only the mixing speed also the quantity ratio of the gases to be mixed, without the pressure of the separately to change the nozzle z and 3 supplied gases can be set independently.

Zur Kontrolle der jeweiligen Einstellungen kann, wie in Fig. 3 dargestellt, am Ansatz 14 des Einstellhebels i i eine Skala 26 und am Gehäuse i ein Zeiger 27 angebracht sein. Eine gleiche Anordnung läßt sich ebenfalls auch für den Hebel i9 des Rundschiebers 18 treffen.To check the respective settings, as shown in Fig. 3, a scale 26 on the attachment 14 of the setting lever i i and a pointer 27 on the housing i to be appropriate. The same arrangement can also be used for lever i9 of the round slide 18 hit.

Wie schon zuvor erläutert, können bei dem Brenner die Gas- und Luftwege auch miteinander vertauscht werden, wenn dies aus technischen Gründen zweckmäßig sein sollte. Ganz allgemein kann die beschriebene Regel- und Mischeinrichtung zum Mischen von Gasen, Dämpfen, Flüssigkeiten oder pulverisierten Stoffen dienen, vor allen Dingen, wenn es darauf ankommt, die Intensität der Mischung unabhängig vom der Belastung zu regeln.As already explained above, the gas and air paths in the burner can also be interchanged if this is appropriate for technical reasons should be. In general, the control and mixing device described can be used for Mixing gases, vapors, liquids or powdered substances serve before all things, when it comes down to it, regardless of the intensity of the mix to regulate the load.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for changing the inlet openings of a mixing space, which are distributed around the circumference of the mixing space, by means of a movable pipe section, the end face of which forms part of the circumferential delimitation of the inlet openings and is movable against the end face of a stationary part which forms the remaining circumferential delimitation of the inlet openings, characterized in that that the end face of the fixed part and the opposite end face of the movable pipe section have essentially the same diameter and each consist of a ring of teeth which correspond to the shape of the tooth gaps on the opposite end face.

2. Device according to claim i, characterized in that that each tooth has a tooth flank in an imaginary coaxial The plane tangent to the cylinder lies and a plane consisting of a helical surface Tooth flank, whose generating, which is preferably inclined to the axis, is the imaginary Cylinder is tangent, whereby both tooth flanks intersect at the tooth tip.

3. Device according to claim i or 2, characterized in that the movable pipe = piece during its movement remains in engagement with the helical tooth flange, so that each inlet opening is laterally bounded by a flat surface and by changing the position of the movable pipe section, the distance between these surfaces. and thus the width of each entrance opening is changed. Considered Publications: German patent specifications No. 500 933, 584 070.