EP0724079A1 - Steam injector - Google Patents

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EP0724079A1
EP0724079A1 EP95118403A EP95118403A EP0724079A1 EP 0724079 A1 EP0724079 A1 EP 0724079A1 EP 95118403 A EP95118403 A EP 95118403A EP 95118403 A EP95118403 A EP 95118403A EP 0724079 A1 EP0724079 A1 EP 0724079A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
annular
injector according
section
mixing chamber
injector
Prior art date
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Granted
Application number
EP95118403A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0724079B1 (en
Inventor
Helmut Bälz
G. Dr.-Ing. Ehrhardt
Hans Dipl.-Ing. Hesselbacher
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Helmut Baelz GmbH
Original Assignee
Helmut Baelz GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Helmut Baelz GmbH filed Critical Helmut Baelz GmbH
Publication of EP0724079A1 publication Critical patent/EP0724079A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0724079B1 publication Critical patent/EP0724079B1/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22D—PREHEATING, OR ACCUMULATING PREHEATED, FEED-WATER FOR STEAM GENERATION; FEED-WATER SUPPLY FOR STEAM GENERATION; CONTROLLING WATER LEVEL FOR STEAM GENERATION; AUXILIARY DEVICES FOR PROMOTING WATER CIRCULATION WITHIN STEAM BOILERS
    • F22D1/00—Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters
    • F22D1/28—Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters for direct heat transfer, e.g. by mixing water and steam
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F5/00—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow
    • F04F5/14—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being elastic fluid
    • F04F5/24—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being elastic fluid displacing liquids, e.g. containing solids, or liquids and elastic fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28C—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA COME INTO DIRECT CONTACT WITHOUT CHEMICAL INTERACTION
    • F28C3/00—Other direct-contact heat-exchange apparatus
    • F28C3/06—Other direct-contact heat-exchange apparatus the heat-exchange media being a liquid and a gas or vapour
    • F28C3/08—Other direct-contact heat-exchange apparatus the heat-exchange media being a liquid and a gas or vapour with change of state, e.g. absorption, evaporation, condensation

Definitions

  • a vaporous heat transfer medium is often introduced into the liquid in question, with direct contact between the heat transfer medium and the liquid. This is the case, for example, in hot water preparation or in the production of hot water for heating purposes using steam.
  • the vaporous heat transfer medium mixes with the liquid to be heated, whereby it condenses.
  • the vaporous heat carrier introduced into the liquid suddenly forms condensing bubbles.
  • Real implosion phenomena, so-called steam strikes can occur, which subject the equipment used to introduce the vaporous heat transfer medium into the liquid to special loads. Such loads can lead to line breaks, for example.
  • a controllable jet pump is known from DE-OS 23 46 ll2, by means of which two fluids can be mixed with one another.
  • the jet pump has a drive flow channel which is arranged in a housing and which is arranged in a circular blowing nozzle opening opens.
  • a setting cone which can be actuated via a rod and by means of which the effective cross section of the driving nozzle opening can be varied, is arranged in the center of the driving nozzle opening.
  • a catching nozzle Arranged opposite the driving nozzle opening is a catching nozzle which has a region of constant cross section extending away from the driving nozzle and an adjoining region with an expanding flow cross section.
  • An annular suction gap is provided between the catch nozzle and the drive flow nozzle and is in fluid connection with a suction connection.
  • the blowing agent emerging from the blowing agent nozzle forms a jet with a circular cross section, which gradually widens in the collecting nozzle.
  • the fluid flowing through the ring-shaped suction gap wraps itself around the propellant jet in the form of a hollow cone and is carried along by it.
  • an object of the invention to provide an injector for introducing a vaporous heat transfer medium into a liquid to be heated, with which the mixture of the heat transfer medium with the liquid to be heated and the subsequent condensation of the heat transfer medium allows without collapse of vapor bubbles. In particular, this should be made possible in the partial load range. Furthermore, it is an object of the invention to provide a controllable injector with the properties mentioned above.
  • the injector has a mixing chamber with an annular section in which the vaporous heat transfer medium is mixed with the liquid and the vaporous heat transfer medium condenses.
  • the diameter the resulting vapor bubbles cannot exceed the radial extent of the mixing chamber in the form of an annular gap, so that the size of the pressure surges emanating from the imploding bubbles is also limited. This is the prerequisite for quiet condensation of the vaporous heat transfer medium without knocking.
  • the vaporous heat transfer medium is admitted axially into the mixing chamber through the ring nozzle, wherein it generates suction in the area in front of the outlet opening.
  • the steam passes through at least one inflow opening, which is preferably designed as an annular opening with a radial opening direction and arranged coaxially to the ring nozzle.
  • the steam sucks the liquid to be heated from the inflow opening and mixes it intensively. It has been found that the arrangement of the inflow opening in the immediate vicinity of the ring nozzle ensures thorough mixing of the vaporous heat transfer medium with the liquid to be heated.
  • the inner wall and the outer wall of the mixing chamber can define a flow cross section which widens away at least in sections from the ring nozzle, as a result of which a speed profile is generated over the length of the mixing chamber.
  • a suction is generated in the areas with high flow rates, which can be used to suck in the liquid to be heated.
  • the actual mixing area is divided by a section the mixing chamber is formed, the outer wall of which is formed by a tubular part and the inner wall of which is formed by a guide body.
  • This guide body which is preferably designed to be rotationally symmetrical, can have a cylindrical section which delimits a hollow cylindrical section of the mixing chamber with the outer wall.
  • the flow cross-section is constant, and as a result of the condensation of the vaporous heat carrier mixed with the liquid, the flow rate can decrease over the length of the mixing chamber.
  • excessive pressure changes in particular sudden pressure increases, are avoided, so that the bubbles of the vaporous heat carrier enclosed by the liquid show only a slight tendency to implode.
  • An advantageous embodiment which leads to quiet condensation and good controllability, has an annularly shaped mixing chamber section which has a length exceeding its outer diameter. Even at high flow speeds, there is sufficient distance and therefore sufficient time for sufficient, that is to say complete, condensation of the vaporous heat transfer medium in the annular section of the mixing chamber.
  • a hub diffuser which delays the flow, can be arranged after the mixing area.
  • Calm condensation is promoted in particular if the radial thickness of the annular section is considerably smaller than the inner diameter of the inner wall. For example, good results are achieved if the radial thickness is less than one fifth of the inner diameter of the inner wall.
  • the ring nozzle has a small gap width compared to its outer diameter, a particularly thin-walled hollow-cylindrical or slightly hollow-cone-shaped steam flow educated. As a result of its small thickness, the almost flat vapor stream has a very low tendency from the start to form larger vapor bubbles after mixing with the liquid.
  • a substantially axial direction of steam flow is established when the outer diameter of the ring nozzle substantially matches the inner diameter of the outer wall of the mixing chamber.
  • a very effective and a constant high flow rate of the vaporous heat transfer medium to be injected into the liquid is achieved if the flow cross section of the ring nozzle for regulating the injector is designed to be variable. This can be achieved in a simple manner by limiting the annular nozzle as an annular gap between the guide body and an axial bore provided in the mixing chamber. If the guide body is held axially displaceable and is conical in the area of the ring nozzle, the nozzle cross section changes when the guide body is axially displaced.
  • the geometry of the high cylindrical section of the mixing chamber which is also defined between the outer tubular mixing chamber and the cylindrical section of the guide body, is essentially unaffected by this, which means that even under partial load, that is to say with a lower quantity of steam injected, the condensation of the steam is calm and without significant vapor accumulation leading to implosions takes place.
  • the control of the injector with regard to its performance is thus carried out by changing the layer thickness of the injected steam.
  • a further possibility for partial load operation of the injector is provided if the injector has a channel via which the outflow opening is connected to the inflow opening. A liquid exchange can take place via this channel, so that heated liquid flows from the outflow opening to the inflow opening. At this In operation, less cold liquid is absorbed, less steam is injected and less heated liquid is dispensed at the outflow opening, which, however, reaches the full desired temperature.
  • This channel can be annular and surround the mixing chamber, which results in simple structural relationships.
  • the outer wall of the mixing chamber is kept at a relatively high temperature, which is above the ambient temperature and the temperature of the inflowing cold liquid to be heated.
  • This backflow preventer can advantageously be integrated into the injector. The backflow preventer prevents liquid from flowing back into the ring nozzle and steam from escaping through the inflow opening.
  • the injector can be used to heat heating water or domestic water.
  • the injector increases the pressure of the liquid to be heated by utilizing the energy contained in the gaseous or vaporous medium. This makes it possible to use the injector in a dual function both for heating the liquid and for conveying it.
  • a steam injector 1 has a housing 2 with a connecting flange 4 for steam and a further connecting flange 5 for liquid to be heated, such as cold water.
  • the flange 4 is a steam connection O1 and the flange 5 is a cold water connection 03.
  • the steam connection O1 and the cold water connection 03 each lead into the housing 2 with a cylindrical channel 9, 11, the channel 9 and the channel 11 being on a common one center axis l3 defining the respective opening direction.
  • a third flange 15, which is perpendicular to the flanges 4, 5 and which surrounds an outflow opening 17 is also provided on the housing 2.
  • the outflow opening l7 is a circular opening of a channel leading into the housing 2, the outer wall 19 of which is formed by a hollow cylindrical bushing 2l.
  • the bushing 21 is held firmly by a section of the housing 2 leading to the flange 15 and projects into an annular space 23 formed by the channel 11, which can be acted upon by liquid, such as cold water, via the channel 11.
  • the bushing 2l In the annular space 23 there is an end 25 of the bushing 2l, in which it has a cylindrical outer surface both on the inner wall 19 and on its outer wall.
  • the inner outer wall l9 and the outer lateral surface are connected to one another via an end face 27 which, following the inner outer surface referred to as the outer wall l9, has an annular section 27a which is arranged concentrically with a longitudinal central axis 29 defined by the hollow cylindrical bushing 21.
  • Radially outward, the end face 27 has a frustoconical section 27b which adjoins the annular section 27a and which is also concentric with the longitudinal central axis 29.
  • the nozzle body 31 is held on an intermediate wall 35 which is provided on the housing 2 and separates the channel 9 from the channel 11 and which receives the nozzle body 31 in a corresponding opening.
  • the nozzle body 31 has a flat surface 37 lying towards the end face 27, which is arranged at a distance and parallel to the circular section 27a of the end face 27 and thus defines an annular gap 39, via which the channel 11 communicates with the outflow opening 17.
  • a rotationally symmetrical shaped body 43 is held via a rod 41 which is located concentrically to the longitudinal center axis 29 and is held on the housing 2 and extends through the opening 33 of the nozzle body 3l into the bushing 2l.
  • the molded body 43 has a thickened and at least sectionally conical section 45 which is arranged essentially within the opening 33 connecting the channel 9 to the outflow opening 17 and provided in the nozzle body 31.
  • the frustoconical section 45 has a lateral surface which makes an acute angle with the longitudinal central axis 29 which is noticeably smaller than the acute angle enclosed between the inner wall of the opening 33 and the longitudinal central axis 29. As a result, an annular gap 47 narrowing toward the opening of the opening 33 is formed.
  • a cylindrical section 49 adjoins the frustoconical section 45 of the molded body 43 and extends into the bushing 21 over the area of the annular gap 39.
  • the diameter of the cylindrical section 49 is smaller than the diameter of the outer wall 19 of the bushing 21, so that the cylindrical section 49 with the outer wall 19 delimits a mixing chamber 5l-shaped.
  • This mixing chamber 51 is hollow cylindrical, their radial thickness is much smaller than their inside diameter.
  • a frustoconical section 53 Connected to the cylindrical section 49 of the molded body 43 is a frustoconical section 53 without a shoulder, the length of which exceeds that of the cylindrical section 49 and which makes an acute angle with the longitudinal central axis 29.
  • the free flow cross section defined between the frustoconical section 53 and the inner wall 19 extends as seen from the annular gap 47.
  • the cylindrical section 49 and the frustoconical section 53 define in the bushing 21 a mixing chamber with an annular cross section, the length of which exceeds its diameter.
  • the shaped body 43 has a conical end region 55 which forms a hub diffuser and the lateral surface of which forms an acute angle with the longitudinal central axis 29 which is greater than the acute angle enclosed by the lateral surface of the frustoconical section 53 with the longitudinal central axis 29 is.
  • the molded body 43 held on the rod 41 is slidably held in the housing 2 along the longitudinal central axis 29.
  • the rod 41 is slidably mounted in a bushing 57 penetrating the wall of the channel 9.
  • the longitudinal position of the rod 41 and thus the exact position of the molded body 43 within the nozzle body 3l and the bushing 2l is adjusted by an actuator (not shown) connected to the rod 41.
  • the actuator can be both manually and motor-operated.
  • the drive device can be an element of a control loop which, for example, is intended to ensure a constant water temperature at the outflow opening 17.
  • the injector 1 described so far works as follows:
  • the flange 4 is connected to a steam line, via which steam at a constant pressure is supplied to the channel 9.
  • the pressure is 1 to 7 bar and is kept constant for the respective application, although it can also be higher.
  • the flange 5 is connected to a cold water line, which supplies the channel 11 with cold water under a lower pressure, the temperature of which is, for example, 14 ° C.
  • a line connected to this leads away from the flange l5 and is to be fed with hot water by the injector 1.
  • the temperature of this hot water should be approximately 90 ° C in the example.
  • the shaped body 43 is adjusted by the rod 41 and the regulating member acting on it in such a way that the annular gap 47 has a sufficient width to allow the required amount of steam to pass through.
  • the steam flowing in via the steam connection O1 flows through the annular nozzle formed by the annular gap 47, its speed increasing considerably. It therefore exits the annular gap 47 at high axial speed and enters the mixing chamber 51, sucking cold water supplied through the cold water connection 03 through the annular gap 39.
  • the resulting mixture moves axially through the mixing chamber 5l, the steam condensing and thereby transferring the amount of heat released to the water.
  • the mixture traveling in the mixing chamber 51 at high axial speed slows down its axial speed, when it flows through the annular mixing chamber section formed by the section 53 or the end region 55 and the inner wall 9.
  • the steam contained in the mixture has completely condensed.
  • the mixture now has a temperature of, for example, approximately 90 ° C., the mixture flowing immediately after the annular gap 47 and 39 along the hub diffuser or end region 55, its speed decreasing due to the increasing flow cross section.
  • the injector leaves the outlet opening 17, it has a higher pressure than the water pressure present at the cold water connection 03.
  • the rod 41 is moved to the right in FIG. 1, so that the annular gap 47 narrows or closes completely.
  • the steam pressure at the steam connection is not reduced; the partial load control takes place exclusively by narrowing the free flow cross section present in the annular gap 47.
  • a high flow velocity is obtained in the area of the annular gap 47 even at partial load.
  • the steam can be mixed well with the water even in part-load operation.
  • the condensation remains calm and there are no violently imploding vapor bubbles.
  • an increased pressure is also achieved at the outflow opening 17 in the partial load range.
  • a modified injector 1a is shown in FIG. 2, this injector 1a being provided with the same or functionally identical parts as described in connection with the injector 1 with the same reference numbers provided with an "a" for identification purposes.
  • the description of the structure and function given in connection with the injector 1 can be applied to the injector 1a.
  • the injector 1a has a hot water return duct 60, via which the outflow opening 17a is in fluid communication with the annular space 23a.
  • the hot water return duct 60 is formed by a wide, annular groove-like recess 62 open to the outside in the outer lateral surface of the bushing 21.
  • the annular channel enclosed by the recess 62 and the corresponding section of the housing 2a opens into the annular space 23a with a wide and open flow cross section.
  • the socket 21a is only connected to the housing 2a by its end located at the outflow opening 17, this area being provided with axial bores 64. Hot water at a temperature of approximately 90 ° C.
  • FIG. 3 shows an injector 1b, which is provided in particular for heating systems for residential buildings and whose basic structure corresponds to that of the steam injector 1, but the steam injector 1b additionally Non-return valve 70, 71 and is constructed in the four-way scheme. Parts of the injector 1b which have the same function as parts of the injector 1 have the same reference numerals, with a b for identification.
  • the flanges 4b, 5b are designed as screw flanges or screw connections, whereby they do not lie opposite one another as in the injector 1 shown in FIG. 1, but are laterally offset from one another on opposite sides of the housing 2b.
  • a further screw flange 74 Opposite the flange 5b is a further screw flange 74 which communicates with the flange 5b via an annular chamber 72 and which forms a further cold water connection 02 and can both flow in and out via the water. In this way, the steam injector 1b can be traversed by return or cold water.
  • the annular chamber 72 is designed as an annular groove provided in the bushing 21b, the width of which exceeds the diameter of the flanges 5b, 74.
  • the bushing 21b is provided on its side lying at the outflow opening 17b with an external thread, by means of which it is held in the housing 2b.
  • An O-ring 76 lies between the annular chamber 72 and the external thread in order to bring about a seal.
  • the bushing 21b is seated in a cylindrical receiving space 78 which is provided in the housing 2b and delimits the annular chamber 72 to the outside. Following the annular chamber 72, the bushing 21b has a radially outwardly extending wall 80, in which axial passage openings or bores 82, 84 are provided, which create a fluid connection between the annular chamber 72 and the annular space 23b.
  • a rubber disk 86 is provided with a central hole, which forms the non-return valve 71 as a diaphragm valve.
  • the rubber washer 76 is gripped at its radially outer edge in a corresponding groove in the wall 80 and, in its rest position, bores the bores 82, 86 against it.
  • the bushing 21b abuts with an annular, radial projection 88 provided on the wall 80 against the disk-shaped nozzle body 31b, the opening 33b of which, with the molded body 43, delimits the cylindrical annular gap 47 and forms an annular nozzle for steam.
  • the molded body 43b is axially immovably connected to a disk 92 which is seated in the cylindrical receiving space 78.
  • the disk 92 is supported with annular projections which project axially in opposite directions, both on the nozzle body 31b and on a control valve disk 94 which has a conical steam inlet opening 96.
  • the disk 92 is provided with a plurality of axial bores 98, 100 which are arranged on a circle which is concentric with the longitudinal center axis 29b and which are covered by a rubber disk 102 which is clamped in at the edge and forms the backflow preventer 70.
  • the rubber disc 102 arranged on the side facing the nozzle body 31b bears against the axial bores 98, 100, whereby it releases the axial bores 98, 100 for a direction of flow from the steam connection Ol to the annular gap 47b.
  • valve member l04 Associated with the frustoconical steam inlet opening 96 and forming a valve seat is a valve member l04 which is axially displaceable in the bush 57b and which is frustoconical at its end which can be moved into the steam inlet opening 96 and is provided there with an O-ring 106.
  • the valve member l04 can assume different axial positions, in FIG. 3 a completely closed valve position above the longitudinal central axis 29b and a completely open position below the longitudinal central axis 29b Valve position is shown. If the valve member 104 assumes intermediate positions, partial load operation is possible.
  • the mode of operation of the injector 1b described so far is essentially the same as the mode of operation of the injector 1, but the backflow preventer 71 prevents hot water or steam from escaping at the cold water connections 02, 03.
  • the backflow preventer 70 has the effect that neither cold water nor hot water can push back through the steam connection O1.
  • the injector 1b essentially consists of rotationally symmetrical parts, which considerably simplifies production.
  • FIG. 4 schematically shows a heat consumer station which is supplied with steam brought in via a steam line at its steam connection 01.
  • Condensate accumulating in the heat consumer station is discharged via a condensate manifold forming the cold water connection 02.
  • the heat consumer station essentially contains a heat consumer 110 which is connected to the flange 15 of the injector 1 via a flow line 112 and is supplied with hot water.
  • the injector 1 is connected with its flange 4 to the steam connection 01.
  • the flange 5 is connected to the condensate manifold via a suction line, to which the heat consumer 110 is also connected with a return line 114.
  • the consumer 110 is any industrial consumer that can be heated with hot water.
  • FIG. 5 shows a living space heater 116 operated with hot water, which is supplied with hot water by means of the injector 1b according to FIG. 2.
  • the living space heater 116 is connected via the flow line 112 to the flange 15b of the injector 1b, while the return line 114 connects directly to the suction connection forming flange 5b of the injector 1b is guided.
  • the condensate supplied via the return line 114 flows transversely through the injector 1b and is led out at the screw flange 74 and into the condensate manifold 02.
  • FIG. 6 A further application is shown in FIG. 6, in which a hot water basin 118 is fed with hot water by means of the injector 1 a.
  • the pool is supplied with hot water via the flow line 112 connected to the flange 15a.
  • the hot water is generated by mixing, that is to say injection of the steam present at the steam connection 01 with cooler condensate drawn in from the condensate manifold 02.
  • the injector 1a is connected with its flange 4a to the steam connection 01 and with its flange 5a to the condensate manifold 02.
  • the condensate originating from the condensate manifold 02 is both heated and conveyed into the hot water basin 118, which may be located higher up.
  • the injector 1 is connected to a cold water basin 120 with its flange 5 serving as a suction connection.
  • the steam flowing into the injector via the flange 4 from the steam connection 01 conveys cold water drawn in from the cold water basin 120 and heats it.
  • the hot water generated in this way is available at an increased pressure on the flange 15 and flows via the feed line 112 into the hot water basin 118.
  • the injector 1 thus also acts as a pump.
  • water held in a reservoir 122 is heated in a circuit by means of the steam injector 1.
  • the flange 4 of the injector lying on the steam connection 01 is connected with its flange 5 to the reservoir 122 in such a way that the reservoir 122 has water in it Bottom area is removed.
  • the flange 15 leads back to the reservoir 122 and feeds it with hot water. If steam is applied to the flange 4 of the injector 1, the injector sucks cold water near the ground out of the reservoir 122 via the flange 5 and feeds the water which mixes with steam and is thus heated back into the reservoir 122.

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Abstract

The injector (1) has a mixer chamber (51) with outflow aperture (17), and a ring-shaped part with inner (49,53) and outer (19) walls. A ring nozzle (31) with ring slot-shaped outlet (47), is charged with steam-type heat carrier, and opens into the mixer chamber. An intake aperture (39), opens into the ring-shaped part of the mixer chamber, and is charged with the fluid to be heated. The intake is located after the ring nozzle, relative to the through flow direction defined by the nozzle. The intake aperture is formed by a ring slot, which is located coaxial to the ring nozzle. The aperture opens into a ring-shaped intake section in the mixer chamber.

Description

Zum Erwärmen von Flüssigkeiten, wie beispielsweise Wasser, wird häufig ein dampfförmiger Wärmeträger in die betreffende Flüssigkeit eingeleitet, wobei es zu einem direkten Kontakt zwischen dem Wärmeträger und der Flüssigkeit kommt. Dies ist bspw. bei der Heißwasserbereitung oder bei der Erzeugung von Warmwasser zu Heizzwecken mittels Dampfes der Fall. Der dampfförmige Wärmeträger vermischt sich dabei mit der zu erwärmenden Flüssigkeit, wobei er kondensiert. Es kann bei diesem Verfahren dazu kommen, daß der in die Flüssigkeit eingeleitete dampfförmige Wärmeträger schlagartig kondensierende Blasen bildet. Dabei können regelrechte Implosionserscheinungen, sogenannte Dampfschläge auftreten, die die zum Einleiten des dampfförmigen Wärmeträgers in die Flüssigkeit verwendeten Apparaturen besonderen Belastungen unterwerfen. Solche Belastungen können beispielsweise zu Leitungsbrüchen führen.To heat liquids, such as water, a vaporous heat transfer medium is often introduced into the liquid in question, with direct contact between the heat transfer medium and the liquid. This is the case, for example, in hot water preparation or in the production of hot water for heating purposes using steam. The vaporous heat transfer medium mixes with the liquid to be heated, whereby it condenses. With this method it can happen that the vaporous heat carrier introduced into the liquid suddenly forms condensing bubbles. Real implosion phenomena, so-called steam strikes, can occur, which subject the equipment used to introduce the vaporous heat transfer medium into the liquid to special loads. Such loads can lead to line breaks, for example.

Aus der DE-OS 23 46 ll2 ist eine regelbare Strahlpumpe bekannt, mittels derer zwei Fluide miteinander vermischt werden können. Die Strahlpumpe weist einen in einem Gehäuse angeordneten Treibstromkanal auf, der in einer kreisförmigen Treibdüsenöffnung mündet. Mittig in der Treibdüsenöffnung ist ein über eine Stange betätigbarer Einstellkegel angeordnet, mittels dessen der wirksame Querschnitt der Treibdüsenöffnung variiert werden kann. Der Treibdüsenöffnung gegenüberliegend ist eine Fangdüse angeordnet, die einen sich von der Treibdüse weg erstreckenden Bereich konstanten Querschnitts und einen sich daran anschließenden Bereich mit sich erweiterndem Strömungsquerschnitt aufweist. Zwischen der Fangdüse und der Treibstromdüse ist ein ringförmiger Saugspalt vorgesehen, der mit einem Sauganschluß in Fluidverbindung steht. Das aus der Treibmitteldüse austretende Treibmittel bildet einen Strahl mit kreisförmigem Querschnitt, der sich in der Fangdüse allmählich aufweitet. Das durch den ringförmigen Saugspalt zuströmende Fluid legt sich als hohlkegelförmiger Mantel um den Treibmittelstrahl und wird von diesem mitgenommen.A controllable jet pump is known from DE-OS 23 46 ll2, by means of which two fluids can be mixed with one another. The jet pump has a drive flow channel which is arranged in a housing and which is arranged in a circular blowing nozzle opening opens. A setting cone, which can be actuated via a rod and by means of which the effective cross section of the driving nozzle opening can be varied, is arranged in the center of the driving nozzle opening. Arranged opposite the driving nozzle opening is a catching nozzle which has a region of constant cross section extending away from the driving nozzle and an adjoining region with an expanding flow cross section. An annular suction gap is provided between the catch nozzle and the drive flow nozzle and is in fluid connection with a suction connection. The blowing agent emerging from the blowing agent nozzle forms a jet with a circular cross section, which gradually widens in the collecting nozzle. The fluid flowing through the ring-shaped suction gap wraps itself around the propellant jet in the form of a hollow cone and is carried along by it.

Bei der Verwendung einer derartigen regelbaren Strahlpumpe zum Mischen von Dampf mit Wasser kann es zu einer lediglich groben Mischung und in der Folge zu Kondensat schlägen kommen.When using such a controllable jet pump for mixing steam with water, only a coarse mixture and, as a result, condensate shocks can occur.

Davon ausgehend ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Injektor zum Einleiten eines dampfförmigen Wärmeträgers in eine zu erwärmende Flüssigkeit zu schaffen, mit dem die Mischung des Wärmeträgers mit der zu erwärmenden Flüssigkeit und die anschließende Kondensation des Wärmeträgers ohne Kollabieren von Dampfblasen gestattet. Insbesondere soll dies im Teillastbereich ermöglicht werden. Darüberhinaus ist es Aufgabe der Erfindung einen regelbaren Injektor mit den oben genannten Eigenschaften zu schaffen.Proceeding from this, it is an object of the invention to provide an injector for introducing a vaporous heat transfer medium into a liquid to be heated, with which the mixture of the heat transfer medium with the liquid to be heated and the subsequent condensation of the heat transfer medium allows without collapse of vapor bubbles. In particular, this should be made possible in the partial load range. Furthermore, it is an object of the invention to provide a controllable injector with the properties mentioned above.

Der Injektor weist eine Mischkammer mit einem ringförmigen Abschnitt auf, in dem eine Vermischung des dampfförmigen Wärmeträgers mit der Flüssigkeit stattfindet und der dampfförmige Wärmeträger kondensiert. Der Durchmesser der sich bildenden Dampfblasen kann dabei die radiale Ausdehnung der ringspaltförmigen Mischkammer nicht übersteigen, so daß auch die Größe der von den implodierenden Blasen ausgehenden Druckstöße begrenzt ist. Damit ist die Voraussetzung für eine ruhige Kondensation des dampfförmigen Wärmeträgers ohne Klopferscheinungen gegeben.The injector has a mixing chamber with an annular section in which the vaporous heat transfer medium is mixed with the liquid and the vaporous heat transfer medium condenses. The diameter the resulting vapor bubbles cannot exceed the radial extent of the mixing chamber in the form of an annular gap, so that the size of the pressure surges emanating from the imploding bubbles is also limited. This is the prerequisite for quiet condensation of the vaporous heat transfer medium without knocking.

Durch die Ringdüse wird der dampfförmige Wärmeträger axial in die Mischkammer eingelassen, wobei er im Bereiche vor der Austrittsöffnung einen Sog erzeugt. Der Dampf passiert, unmittelbar nachdem er die Ringdüse verlassen hat, wenigstens eine Einströmöffnung, die vorzugsweise als ringförmige, koaxial zu der Ringdüse angeordnete Öffnung mit radialer Öffnungsrichtung ausgebildet ist. Dabei saugt der Dampf aus der Einströmöffnung die zu erwärmende Flüssigkeit an und vermischt sich mit dieser intensiv. Es hat sich herausgestellt, daß durch die Anordnung der Einströmöffnung in unmittelbarer Nähe zu der Ringdüse eine gute Durchmischung des dampfförmigen Wärmeträgers mit der zu erwärmenden Flüssigkeit erreicht wird. Es werden insbesondere gute Ergebnisse erzielt, wenn zwischen der von der Ringdüse definierten Dampfströmungsrichtung und der von der Einströmöffnung definierten Einströmrichtung ein im wesentlichen rechter Winkel eingeschlossen wird. Dies ist der Fall, wenn die Ringdüse eine im wesentlichen axiale Öffnungsrichtung und die Einströmöffnung eine im wesentlichen radiale Öffnungsrichtung aufweist.The vaporous heat transfer medium is admitted axially into the mixing chamber through the ring nozzle, wherein it generates suction in the area in front of the outlet opening. Immediately after it has left the ring nozzle, the steam passes through at least one inflow opening, which is preferably designed as an annular opening with a radial opening direction and arranged coaxially to the ring nozzle. The steam sucks the liquid to be heated from the inflow opening and mixes it intensively. It has been found that the arrangement of the inflow opening in the immediate vicinity of the ring nozzle ensures thorough mixing of the vaporous heat transfer medium with the liquid to be heated. Good results are achieved in particular if an essentially right angle is enclosed between the steam flow direction defined by the ring nozzle and the flow direction defined by the inflow opening. This is the case if the ring nozzle has a substantially axial opening direction and the inflow opening has a substantially radial opening direction.

Die Innenwandung und die Außenwandung der Mischkammer können einen sich wenigstens abschnittsweise von der Ringdüse weg erweiternden Strömungsquerschnitt definieren, wodurch über die Länge der Mischkammer ein Geschwindigkeitsprofil erzeugt wird. Insbesondere wird im Bereiche mit hohen Durchströmungsgeschwindigkeiten ein Sog erzeugt, der zum Ansaugen der zu erwärmenden Flüssigkeit genutzt werden kann.The inner wall and the outer wall of the mixing chamber can define a flow cross section which widens away at least in sections from the ring nozzle, as a result of which a speed profile is generated over the length of the mixing chamber. In particular, a suction is generated in the areas with high flow rates, which can be used to suck in the liquid to be heated.

Der eigentliche Mischbereich wird durch einen Abschnitt der Mischkammer gebildet, dessen Außenwandung von einem rohrförmigen Teil und dessen Innnenwandung durch einen Leitkörper gebildet ist. Dieser, vorzugsweise rotationssymetrisch ausgebildete Leitkörper kann einen zylindrischen Abschnitt aufweisen, der mit der Außenwandung einen hohlzylindrischen Abschnitt der Mischkammer begrenzt. In diesem eigentlichen Mischbereich ist der Strömungsquerschnitt konstant, wobei infolge der Kondensation des mit der Flüssigkeit vermischten dampfförmigen Wärmeträgers die Strömungsgeschwindigkeit über die Länge der Mischkammer abnehmen kann. Jedoch werden übermäßige Druckänderungen, insbesondere plötzliche Druckanstiege vermieden, so daß die von der Flüssigkeit umschlossenen Blasen des dampfförmigen Wärmeträgers nur geringe Implosionsneigung zeigen.The actual mixing area is divided by a section the mixing chamber is formed, the outer wall of which is formed by a tubular part and the inner wall of which is formed by a guide body. This guide body, which is preferably designed to be rotationally symmetrical, can have a cylindrical section which delimits a hollow cylindrical section of the mixing chamber with the outer wall. In this actual mixing area, the flow cross-section is constant, and as a result of the condensation of the vaporous heat carrier mixed with the liquid, the flow rate can decrease over the length of the mixing chamber. However, excessive pressure changes, in particular sudden pressure increases, are avoided, so that the bubbles of the vaporous heat carrier enclosed by the liquid show only a slight tendency to implode.

Eine vorteilhafte Ausführungsform, die zu einer ruhigen Kondensation und zu einer guten Regelbarkeit führt, weist einen ringförmig ausgebildeten Mischkammerabschnitt auf, der eine, seinen Außendurchmesser übersteigende Länge aufweist. Selbst bei hoher Strömungsgeschwindigkeit ist hier genügend Wegstrecke und damit genügend Zeit für eine ausreichende, das heißt vollständige Kondensation des dampfförmigen Wärmeträgers in dem ringförmig ausgebildeten Abschnitt der Mischkammer vorhanden. Im Anschluß an den Mischbereich kann ein Nabendiffusor angeordnet werden, der die Strömung verzögert.An advantageous embodiment, which leads to quiet condensation and good controllability, has an annularly shaped mixing chamber section which has a length exceeding its outer diameter. Even at high flow speeds, there is sufficient distance and therefore sufficient time for sufficient, that is to say complete, condensation of the vaporous heat transfer medium in the annular section of the mixing chamber. A hub diffuser, which delays the flow, can be arranged after the mixing area.

Eine ruhige Kondensation wird insbesondere gefördert, wenn die radiale Dicke des ringförmigen Abschnittes beträchtlich kleiner ist, als der Innendurchmesser der Innenwandung. Beispielsweise werden gute Ergebnisse erzielt, wenn die radiale Dicke kleiner als ein Fünftel des Innendurchmesser der Innenwandung ist.Calm condensation is promoted in particular if the radial thickness of the annular section is considerably smaller than the inner diameter of the inner wall. For example, good results are achieved if the radial thickness is less than one fifth of the inner diameter of the inner wall.

Wenn die Ringdüse eine gegen ihren Außendurchmesser geringe Spaltweite aufweist, wird ein besonders dünnwandiger hohlzylindrischer oder leicht hohlkegelförmiger Dampfstrom ausgebildet. Infolge seiner geringen Dicke weist der damit nahezu flächig geformte Dampfstrom von vorne herein eine sehr geringe Neigung auf, nach dem Vermischen mit der Flüssigkeit größere Dampfblasen zu bilden.If the ring nozzle has a small gap width compared to its outer diameter, a particularly thin-walled hollow-cylindrical or slightly hollow-cone-shaped steam flow educated. As a result of its small thickness, the almost flat vapor stream has a very low tendency from the start to form larger vapor bubbles after mixing with the liquid.

Eine im wesentlichen axiale Dampfströmungsrichtung wird erricht, wenn der Außendurchmesser der Ringdüse mit dem Innendurchmesser der Außenwandung der Mischkammer im wesentlichen übereinstimmt.A substantially axial direction of steam flow is established when the outer diameter of the ring nozzle substantially matches the inner diameter of the outer wall of the mixing chamber.

Eine sehr wirkungsvolle und eine konstante hohe strömungsgeschwindigkeit des in die Flüssigkeit zu injizierenden dampfförmigen Wärmeträgers wird erreicht, wenn die Ringdüse zur Regelung des Injektors in ihrem Strömungsquerschnitt veränderbar ausgelegt ist. Dies kann auf einfache Weise erreicht werden, indem die Ringdüse als Ringspalt zwischen dem Leitkörper und einer in der Mischkammer vorgesehenen Axialbohrung begrenzt ist. Wenn der Leitkörper axial verschiebbar gehalten und im Bereich der Ringdüse konisch ausgebildet ist, verändert sich der Düsenquerschnitt bei einer axialen Verschiebung des Leitkörpers. Der außerdem zwischen der äußeren rohrförmigen Mischkammer und dem zylindrischen Abschnitt des Leitkörpers definierte hohe zylindrische Abschnitt der Mischkammer wird davon in seiner Geometrie im wesentlichen nicht betroffen, wodurch auch bei Teillast, daß heißt, bei geringerer injizierter Dampfmenge die Kondensation des Dampfes ruhig und ohne wesentliche, zu Implosionen führende Dampfansammlungen stattfindet. Die Regelung des Injektors hinsichtlich seiner Leistung erfolgt somit durch eine Veränderung der Schichtdicke des injizierten Dampfes.A very effective and a constant high flow rate of the vaporous heat transfer medium to be injected into the liquid is achieved if the flow cross section of the ring nozzle for regulating the injector is designed to be variable. This can be achieved in a simple manner by limiting the annular nozzle as an annular gap between the guide body and an axial bore provided in the mixing chamber. If the guide body is held axially displaceable and is conical in the area of the ring nozzle, the nozzle cross section changes when the guide body is axially displaced. The geometry of the high cylindrical section of the mixing chamber, which is also defined between the outer tubular mixing chamber and the cylindrical section of the guide body, is essentially unaffected by this, which means that even under partial load, that is to say with a lower quantity of steam injected, the condensation of the steam is calm and without significant vapor accumulation leading to implosions takes place. The control of the injector with regard to its performance is thus carried out by changing the layer thickness of the injected steam.

Eine weitere Möglichkeit für den Teillastbetrieb des Injektors ist gegeben, wenn dieser einen Kanal aufweist, über den die Ausströmöffnung mit der Einströmöffnung verbunden ist. Über diesen Kanal kann ein Flüssigkeitsaustausch erfolgen, so daß erwärmte Flüssigkeit von der Ausströmöffnung zu der Einströmöffnung fließt. Bei dieser Betriebsweise wird weniger kalte Flüssigkeit aufgenommen, weniger Dampf injiziert und an der Ausströmöffnung weniger erhitzte Flüssigkeit abgegeben, die jedoch die volle gewünschte Temperatur erreicht.A further possibility for partial load operation of the injector is provided if the injector has a channel via which the outflow opening is connected to the inflow opening. A liquid exchange can take place via this channel, so that heated liquid flows from the outflow opening to the inflow opening. At this In operation, less cold liquid is absorbed, less steam is injected and less heated liquid is dispensed at the outflow opening, which, however, reaches the full desired temperature.

Dieser Kanal kann ringförmig ausgebildet sein und die Mischkammer umgeben, wodurch sich einfache konstruktive Verhältnisse ergeben. Außerdem wird die Außenwandung der Mischkammer auf einer relativ hohen Temperatur gehalten, die über der Umgebungstemperatur und der Temperatur der zuströmenden kalten, zu erwärmenden Flüssigkeit liegt.This channel can be annular and surround the mixing chamber, which results in simple structural relationships. In addition, the outer wall of the mixing chamber is kept at a relatively high temperature, which is above the ambient temperature and the temperature of the inflowing cold liquid to be heated.

Um einen sicheren Betrieb insbesondere bei schwankenden Druckverhältnissen in der die Ringdüse mit dampfförmigem Wärmeträger beaufschlagenden Zuführungsleitung und der die Einströmöffnung mit Flüssigkeit versorgenden Zuführungsleitung zu gestatten, können diese jeweils mit einem Rückflußverhinderer ausgestattet werden. Diese Rückflußverhinderer können in vorteilhafter Weise in den Injektor integriert werden. Die Rückflußverhinderer verhindern ein Rückströmen von Flüssigkeit in die Ringdüse und ein Austreten von Dampf durch die Einströmöffnung.In order to allow safe operation, in particular in the case of fluctuating pressure conditions in the feed line supplying the annular nozzle with vaporous heat transfer medium, and in the feed line supplying the inflow opening with liquid, these can each be equipped with a backflow preventer. This backflow preventer can advantageously be integrated into the injector. The backflow preventer prevents liquid from flowing back into the ring nozzle and steam from escaping through the inflow opening.

Der Injektor kann zum Erwärmen von Heizwasser oder von Brauchwasser verwendet werden. Der Injektor erhöht dabei den Druck der zu erwärmenden Flüssigkeit durch Ausnutzung der in dem gespannten gas- oder dampfförmigen Medium enthaltenen Energie. Es ist dadurch möglich, den Injektor in einer Doppelfunktion sowohl zum Aufheizen der Flüssigkeit als auch zum Fördern derselben zu verwenden.The injector can be used to heat heating water or domestic water. The injector increases the pressure of the liquid to be heated by utilizing the energy contained in the gaseous or vaporous medium. This makes it possible to use the injector in a dual function both for heating the liquid and for conveying it.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

  • Fig. 1 einen Injektor in einer leicht schematisierten Schnittdarstellung,
  • Fig. 2 einen Injektor mit Rückflußkanälen in einer leicht schematisierten Schnittdarstellung,
  • Fig. 3 einen mit Rückflußverhinderern ausgestatteten Injektor in einer etwas schematisierten Schnittdarstellung,
  • Fig. 4 einen Wärmeverbraucher, der durch mittels des Injektors nach Fig. 1 oder 2 erzeugten Warmwassers beheizt ist, in schematischer Darstellung,
  • Fig. 5 einen Wärmeverbraucher, der durch mittels des in Fig. 3 dargestellten Injektors erzeugten Warmwassers beheizt ist, in schematischer Darstellung,
  • Fig. 6 ein mit Warmwasser gespeistes Becken, wobei das Warmwassers mittels des Injektors nach der Fig. 1 oder des Injektors nach der Fig. 2 erzeugt ist, in schematischer Darstellung,
  • Fig. 7 ein mit Warmwasser gespeistes Becken, das mittels des Injektors nach Fig. 1 mit erwärmtem, aus einem tiefergelegenen Reservoir gefördertem Wasser beaufschlagt ist, in schematischer Darstellung, und
  • Fig. 8 ein mit Warmwasser gespeistes Becken, dem mittels des in Fig. 1 dargestellten Injektors Wasser entnommen, erwärmt und wieder zugeführt wird, in schematischer Darstellung.
In the drawing, an embodiment of the invention is shown. Show it:
  • 1 is an injector in a slightly schematic sectional view,
  • Fig. 2 shows an injector with reflux channels in one slightly schematic sectional view,
  • 3 shows an injector equipped with non-return valves in a somewhat schematic sectional illustration,
  • 4 shows a heat consumer, which is heated by hot water generated by means of the injector according to FIG. 1 or 2, in a schematic illustration,
  • 5 shows a heat consumer, which is heated by hot water generated by means of the injector shown in FIG. 3, in a schematic representation,
  • 6 shows a basin fed with hot water, the hot water being generated by means of the injector according to FIG. 1 or the injector according to FIG. 2, in a schematic illustration,
  • Fig. 7 is a hot water tank, which is acted upon by the injector of Fig. 1 with heated, from a lower reservoir water, in a schematic representation, and
  • Fig. 8 is a hot water tank, from which water is removed, heated and fed again by means of the injector shown in Fig. 1, in a schematic representation.

Wie in Figur 1 dargestellt ist, weist ein Dampfinjektor 1 ein Gehäuse 2 mit einem Anschlußflansch 4 für Dampf und einen weiteren Anschlußflansch 5 für zu erwärmende Flüssigkeit, wie beispielsweise Kaltwasser, auf. Der Flansch 4 ist ein Dampfanschluß O1 und der Flansch 5 ist ein Kaltwasseranschluß 03. Der Dampfanschluß O1 und der Kaltwasseranschluß 03 führen jeweils mit einem zylindrischen Kanal 9, 11 in das Gehäuse 2, wobei der Kanal 9 und der Kanal ll auf einer gemeinsamen, die jeweilige Öffnungsrichtung definierenden Mittelachse l3 liegen.As shown in FIG. 1, a steam injector 1 has a housing 2 with a connecting flange 4 for steam and a further connecting flange 5 for liquid to be heated, such as cold water. The flange 4 is a steam connection O1 and the flange 5 is a cold water connection 03. The steam connection O1 and the cold water connection 03 each lead into the housing 2 with a cylindrical channel 9, 11, the channel 9 and the channel 11 being on a common one center axis l3 defining the respective opening direction.

An dem Gehäuse 2 ist außerdem ein rechtwinklig zu den Flanschen 4, 5 stehender dritter Flansch 15 vorgesehen, der eine Ausströmöffnung l7 umgibt. Die Ausströmöffnung l7 ist eine kreisförmige Öffnung eines in das Gehäuse 2 führenden Kanals, dessen Außenwandung 19 von einer hohlzylindrischen Buchse 2l gebildet ist. Die Buchse 21 ist dabei fest von einem zu dem Flansch 15 führenden Abschnitt des Gehäuses 2 gehalten und ragt bis in einen von dem Kanal ll gebildeten Ringraum 23 hinein, der über den Kanal 11 mit Flüssigkeit, wie beispielsweise Kaltwasser, beaufschlagbar ist.A third flange 15, which is perpendicular to the flanges 4, 5 and which surrounds an outflow opening 17 is also provided on the housing 2. The outflow opening l7 is a circular opening of a channel leading into the housing 2, the outer wall 19 of which is formed by a hollow cylindrical bushing 2l. The bushing 21 is held firmly by a section of the housing 2 leading to the flange 15 and projects into an annular space 23 formed by the channel 11, which can be acted upon by liquid, such as cold water, via the channel 11.

In dem Ringraum 23 liegt ein Ende 25 der Buchse 2l, bei dem sie sowohl an der Innenwandung l9, als auch an ihrer Außenwandung jeweils eine zylindrische Mantelflächen aufweist. Die innen liegende Außenwandung l9 und die außenliegende Mantelfläche sind über eine Stirnfläche 27 miteinander verbunden, die im Anschluß an die als Außenwandung l9 bezeichnete innere Mantelfläche einen kreisringförmigen Abschnitt 27a aufweist, der konzentrisch zu einer von der hohlzylindrischen Buchse 21 definierten Längsmittelachse 29 angeordnet ist. Radial nach außen hin weist die Stirnfläche 27 einen, sich an den kreisringförmigen Abschnitt 27a anschließenden kegelstumpfförmigen Abschnitt 27b auf, der ebenfalls konzentrisch zu der Längsmittelachse 29 liegt.In the annular space 23 there is an end 25 of the bushing 2l, in which it has a cylindrical outer surface both on the inner wall 19 and on its outer wall. The inner outer wall l9 and the outer lateral surface are connected to one another via an end face 27 which, following the inner outer surface referred to as the outer wall l9, has an annular section 27a which is arranged concentrically with a longitudinal central axis 29 defined by the hollow cylindrical bushing 21. Radially outward, the end face 27 has a frustoconical section 27b which adjoins the annular section 27a and which is also concentric with the longitudinal central axis 29.

Konzentrisch zu der Längsmittelachse 29 ist außerdem ein Düsenkörper 31 vorgesehen, der eine konische Öffnung 33 aufweist. Der Düsenkörper 31 ist an einer an dem Gehäuse 2 vorgesehenen und den Kanal 9 von dem Kanal 11 scheidenden Zwischenwand 35 gehalten, die den Düsenkörper 31 in einer entsprechenden Öffnung aufnimmt. Der Düsenkörper 31 weist eine zu der Stirnfläche 27 hin liegende Planfläche 37 auf, die im Abstand und parallel zu dem kreisringförmigen Abschnitt 27a der Stirnfläche 27 angeordnet ist und somit einen Ringspalt 39 definiert, über den der Kanal 11 mit der Ausströmöffnung 17 kommuniziert.A nozzle body 31, which has a conical opening 33, is also provided concentrically with the longitudinal center axis 29. The nozzle body 31 is held on an intermediate wall 35 which is provided on the housing 2 and separates the channel 9 from the channel 11 and which receives the nozzle body 31 in a corresponding opening. The nozzle body 31 has a flat surface 37 lying towards the end face 27, which is arranged at a distance and parallel to the circular section 27a of the end face 27 and thus defines an annular gap 39, via which the channel 11 communicates with the outflow opening 17.

Über eine konzentrisch zu der Längsmittelachse 29 liegenden, an dem Gehäuse 2 gehaltenen Stange 41 ist ein rotationssymetrischer Formkörper 43 gehalten, der sich durch die Öffnung 33 des Düsenkörpers 3l in die Buchse 2l hinein erstreckt.A rotationally symmetrical shaped body 43 is held via a rod 41 which is located concentrically to the longitudinal center axis 29 and is held on the housing 2 and extends through the opening 33 of the nozzle body 3l into the bushing 2l.

Der Formkörper 43 weist einen verdickten und wenigstens abschnittsweise konisch ausgebildeten Abschnitt 45 auf, der im wesentlichen innerhalb der den Kanal 9 mit der Ausströmöffnung 17 verbindenden und in dem Düsenkörper 31 vorgesehenen Öffnung 33 angeordnet ist. Der kegelstumpfförmige Abschnitt 45 weist eine Mantelfläche auf, die mit der Längsmittelachse 29 einen spitzen Winkel einschießt, der merklich geringer ist, als der zwischen der Innenwandung der Öffnung 33 und der Längsmittelachse 29 eingeschlossene spitze Winkel. Dadurch wird ein sich zur Mündung der Öffnung 33 verengender Ringspalt 47 gebildet.The molded body 43 has a thickened and at least sectionally conical section 45 which is arranged essentially within the opening 33 connecting the channel 9 to the outflow opening 17 and provided in the nozzle body 31. The frustoconical section 45 has a lateral surface which makes an acute angle with the longitudinal central axis 29 which is noticeably smaller than the acute angle enclosed between the inner wall of the opening 33 and the longitudinal central axis 29. As a result, an annular gap 47 narrowing toward the opening of the opening 33 is formed.

An dem kegelstumpfförmigen Abschnitt 45 des Formkörpers 43 schließt sich ein zylindrischer Abschnitt 49 an, der sich über den Bereich des Ringspaltes 39 hinweg in die Buchse 21 hinein erstreckt. Der Durchmesser des zylindrischen Abschnittes 49 ist geringer, als der Durchmesser der Außenwandung l9 der Buchse 21, so daß der zylindrische Abschnitt 49 mit der Außenwandung 19 eine ringspaltförmige Mischkammer 5l begrenzt. Diese Mischkammer 51 ist hohlzylindrisch, wobei ihre radiale Dicke sehr viel kleiner als ihr Innendurchmesser ist.A cylindrical section 49 adjoins the frustoconical section 45 of the molded body 43 and extends into the bushing 21 over the area of the annular gap 39. The diameter of the cylindrical section 49 is smaller than the diameter of the outer wall 19 of the bushing 21, so that the cylindrical section 49 with the outer wall 19 delimits a mixing chamber 5l-shaped. This mixing chamber 51 is hollow cylindrical, their radial thickness is much smaller than their inside diameter.

An den zylindrischen Abschnitt 49 des Formkörpers 43 schließt sich ein kegelstumpfförmiger Abschnitt 53 ohne Absatz an, dessen Länge die des zylindrischen Abschnitts 49 übersteigt und der mit der Längsmittelachse 29 einen spitzen Winkel einschießt. Dadurch erweitert sich der zwischen dem kegelstumpfförmigen Abschnitt 53 und der Innenwandung l9 definierte freie Strömungsquerschnitt von dem Ringspalt 47 aus gesehen. Der zylindrische Abschnitt 49 und der kegelstumpfförmige Abschnitt 53 begrenzen in der Buchse 21 eine Mischkammer mit ringförmigen Querschnitt, deren Länge ihren Durchmesser übersteigt.Connected to the cylindrical section 49 of the molded body 43 is a frustoconical section 53 without a shoulder, the length of which exceeds that of the cylindrical section 49 and which makes an acute angle with the longitudinal central axis 29. As a result, the free flow cross section defined between the frustoconical section 53 and the inner wall 19 extends as seen from the annular gap 47. The cylindrical section 49 and the frustoconical section 53 define in the bushing 21 a mixing chamber with an annular cross section, the length of which exceeds its diameter.

Anschließend an den kegelstumpfförmigen Abschnitt 53 weist der Formkörper 43 einen konischen Abschlußbereich 55 auf, der einen Nabendiffusor bildet und dessen Mantelfläche einen spitzen Winkel mit der Längsmittelachse 29 einschließt, der größer als der von der Mantelfläche des kegelstumpfförmigen Abschnitts 53 mit der Längsmittelachse 29 eingeschlossene spitze Winkel ist.Following the frustoconical section 53, the shaped body 43 has a conical end region 55 which forms a hub diffuser and the lateral surface of which forms an acute angle with the longitudinal central axis 29 which is greater than the acute angle enclosed by the lateral surface of the frustoconical section 53 with the longitudinal central axis 29 is.

Der an der Stange 4l gehaltene Formkörper 43 ist entlang der Längsmittelachse 29 verschiebbar in dem Gehäuse 2 gehalten. Dazu ist die Stange 41 in einer die Wandung des Kanales 9 durchgreifenden Buchse 57 verschiebbar gelagert. Die Längsstellung der Stange 41 und damit die genaue Position des Formkörpers 43 innerhalb des Düsenkörpers 3l und der Buchse 2l wird durch ein mit der Stange 41 verbundenes, nicht dargestelltes Stellorgan eingestellt. Das Stellorgan kann sowohl hand- als auch motorbetätigt ausgeführt sein. Falls es erforderlich ist, kann die Antriebseinrichtung ein Element einer Regelschleife sein, die beispielsweise eine konstante Wassertemperatur an der Ausströmöffnung l7 sicherstellen soll.The molded body 43 held on the rod 41 is slidably held in the housing 2 along the longitudinal central axis 29. For this purpose, the rod 41 is slidably mounted in a bushing 57 penetrating the wall of the channel 9. The longitudinal position of the rod 41 and thus the exact position of the molded body 43 within the nozzle body 3l and the bushing 2l is adjusted by an actuator (not shown) connected to the rod 41. The actuator can be both manually and motor-operated. If necessary, the drive device can be an element of a control loop which, for example, is intended to ensure a constant water temperature at the outflow opening 17.

Der insoweit beschriebene Injektor 1 arbeitet wie folgt:
   Der Flansch 4 ist an eine Dampfleitung angeschlossen, über die dem Kanal 9 unter einem konstanten Druck stehender Dampf zugeführt wird. Der Druck beträgt 1 bis 7 bar und wird für den jeweiligen Anwendungsfall konstant gehalten, wobei er auch höher sein kann.The injector 1 described so far works as follows:
The flange 4 is connected to a steam line, via which steam at a constant pressure is supplied to the channel 9. The pressure is 1 to 7 bar and is kept constant for the respective application, although it can also be higher.

Der Flansch 5 ist an eine Kaltwasserleitung angeschlossen, die den Kanal 11 unter minderem Druck stehendes Kaltwasser zuführt, dessen Temperatur beispielsweise l4 °C beträgt.The flange 5 is connected to a cold water line, which supplies the channel 11 with cold water under a lower pressure, the temperature of which is, for example, 14 ° C.

Von dem Flansch l5 führt eine an diesen angeschlossene Leitung weg, die von dem Injektor 1 mit Heißwasser zu speisen ist. Die Temperatur dieses Heißwassers soll im Beispiel ungefährt 90 °C betragen.A line connected to this leads away from the flange l5 and is to be fed with hot water by the injector 1. The temperature of this hot water should be approximately 90 ° C in the example.

Der Formkörper 43 wird von der Stange 4l und auf diese wirkenden Regelorgan derart justiert, daß der Ringspalt 47 eine ausreichende Weite hat, um die erforderliche Dampfmenge durchzulassen. Der über den Dampfanschluß O1 zuströmende Dampf strömt dabei durch die von dem Ringspalt 47 gebildete Ringdüse, wobei seine Geschwindigkeit erheblich zunimmt. Er tritt deshalb mit großer Axialgeschwindigkeit aus dem Ringspalt 47 aus und in die Mischkammer 51 ein, wobei er über den Kaltwasseranschluß 03 zugeführtes Kaltwasser durch den Ringspalt 39 ansaugt. Dabei vermischen sich der Dampf und das angesaugte Kaltwasser intensiv unter Ausbildung von Dampfblasen mit relativ geringem Durchmesser. Der Durchmesser dieser Dampfblasen kann die radiale Dicke der Mischkammer 5l nicht überschreiten.The shaped body 43 is adjusted by the rod 41 and the regulating member acting on it in such a way that the annular gap 47 has a sufficient width to allow the required amount of steam to pass through. The steam flowing in via the steam connection O1 flows through the annular nozzle formed by the annular gap 47, its speed increasing considerably. It therefore exits the annular gap 47 at high axial speed and enters the mixing chamber 51, sucking cold water supplied through the cold water connection 03 through the annular gap 39. The steam and the cold water drawn in mix intensively with the formation of steam bubbles with a relatively small diameter. The diameter of these vapor bubbles cannot exceed the radial thickness of the mixing chamber 5l.

Das entstandene Gemisch bewegt sich axial durch die Mischkammer 5l, wobei der Dampf kondensiert und dabei die frei werdende Wärmemenge auf das Wasser überträgt. Das sich in der Mischkammer 51 mit hoher Axialgeschwindigkeit fortbewegende Gemisch verlangsamt seine Axialgeschwindigkeit, wenn es durch die von dem Abschnitt 53 bzw. dem Abschlußbereich 55 und der Innenwandung 9 gebildeten ringförmigen Mischkammerabschnitt durchströmt. Spätestens wenn das Gemisch den Abschlußbereich 55 passiert hat, ist der in dem Gemisch enthaltene Dampf vollständig kondensiert. Das Gemisch besitzt nun eine Temperatur von bspw. ungefähr 90 °C, wobei das Gemisch unmittelbar im Anschluß an den Ringspalt 47 und 39 an dem Nabendiffusor oder Abschlußbereich 55 entlangströmt, wobei sich aufgrund des zunehmenden Strömungsquerschnittes seine Geschwindigkeit vermindert. Bei Verlassen des Injektors durch die Ausströmöffnung 17 weist es einen gegenüber an dem Kaltwasseranschluß 03 anliegenden Wasserdruck erhöhten Druck auf.The resulting mixture moves axially through the mixing chamber 5l, the steam condensing and thereby transferring the amount of heat released to the water. The mixture traveling in the mixing chamber 51 at high axial speed slows down its axial speed, when it flows through the annular mixing chamber section formed by the section 53 or the end region 55 and the inner wall 9. At the latest when the mixture has passed the closing area 55, the steam contained in the mixture has completely condensed. The mixture now has a temperature of, for example, approximately 90 ° C., the mixture flowing immediately after the annular gap 47 and 39 along the hub diffuser or end region 55, its speed decreasing due to the increasing flow cross section. When the injector leaves the outlet opening 17, it has a higher pressure than the water pressure present at the cold water connection 03.

Zur Teillastregelung oder zum Stillsetzen des Injektors 1 wird die Stange 41 in Figur 1 nach rechts bewegt, so daß sich der Ringspalt 47 verengt oder ganz schließt. Der an dem Dampfanschluß anliegende Dampfdruck wird dabei nicht reduziert; die Teillastregelung erfolgt ausschließlich durch Verengen des in dem Ringspalt 47 vorhandenen freien Strömungsquerschnittes. Dadurch wird auch bei Teillast eine hohe Strömungsgeschwindigkeit im Bereiche des Ringspaltes 47 erhalten. Dadurch kann auch im Teillastbetrieb ein gutes Vermischen des Dampfes mit dem Wasser erreicht werden. Die Kondensation bleibt ruhig und es bilden sich keine heftig implodierenden Dampfblasen. Außerdem wird an der Ausströmöffnung 17 auch im Teillastbereich ein erhöhter Druck erreicht.For partial load control or for stopping the injector 1, the rod 41 is moved to the right in FIG. 1, so that the annular gap 47 narrows or closes completely. The steam pressure at the steam connection is not reduced; the partial load control takes place exclusively by narrowing the free flow cross section present in the annular gap 47. As a result, a high flow velocity is obtained in the area of the annular gap 47 even at partial load. As a result, the steam can be mixed well with the water even in part-load operation. The condensation remains calm and there are no violently imploding vapor bubbles. In addition, an increased pressure is also achieved at the outflow opening 17 in the partial load range.

Ein abgewandelter Injektor 1a ist in Figur 2 dargestellt, wobei dieser Injektor 1a soweit er im Zusammenhang mit dem Injektor 1 beschriebene gleiche oder funktionsgleiche Teile enthält mit den gleichen, zur Kenntlichmachung mit einem "a" versehenen Bezugszeichen versehen ist. Die im Zusammenhang mit dem Injektor 1 gegebene Beschreibung des Aufbaus und der Funktion ist insoweit auf den Injektor 1a zu übertragen.A modified injector 1a is shown in FIG. 2, this injector 1a being provided with the same or functionally identical parts as described in connection with the injector 1 with the same reference numbers provided with an "a" for identification purposes. The description of the structure and function given in connection with the injector 1 can be applied to the injector 1a.

Abweichend von dem bereits beschriebenen Injektor 1 weist der Injektor 1a einen Warmwasserrückführungskanal 60 auf, über den die Ausströmöffnung 17a mit dem Ringraum 23a in Fluidverbindung steht. Der Warmwasserrückführungskanal 60 wird durch eine breite, nach außen geöffnete ringnutartige Ausnehmung 62 in der äußeren Mantelfläche der Buchse 21 gebildet. Der von der Ausnehmung 62 und dem entsprechenden Abschnitt des Gehäuses 2a umschlossene Ringkanal mündet mit breitem und offenem Strömungsquerschnitt in den Ringraum 23a. Die Buchse 21a ist lediglich mit ihrem, bei der Ausströmöffnung l7 liegenden Ende mit dem Gehäuse 2a verbunden, wobei dieser Bereich mit Axialbohrungen 64 versehen ist. Über diese Axialbohrungen 64 strömt Heißwasser mit einer Temperatur von etwa 90 °C über den Warmwasserrückführungskanal 60 in dem Ringraum 23a, wo es sich mit Kaltwasser, das eine Temperatur von etwa l4 °C aufweist, vermischt. Die Temperatur der entstehenden Mischung liegt bei etwa 50 °C. Dieses vorgewärmte Wasser wird über den Ringspalt 39a in die Mischkammer 51a gesaugt. Um dieses vorgewärmte Wasser auf 90 °C zu bringen, die es an der Ausströmöffnung 17a aufweist, ist entsprechend weniger Dampf erforderlich, als wenn Wasser mit einer Temperatur von l4 °C angesaugt würde. Dadurch kann der Formkörper 43a im Teillastbetrieb sehr weit in die Öffnung 33a hineingefahren werden, so daß der Ringspalt 47a sehr eng ist. Der sich ausbildende Dampfstrahl ist dadurch sehr dünnwandig und kommt überdies lediglich mit vorgewärmtem Wasser in Berührung. Die sich ausbildenden Dampfblasen sind dadurch sehr klein und deren Implosionsneigung infolge der erhöhten Temperatur des in der Mischung enthaltenen Wassers verringert. Der Injektor 1a arbeitet deshalb auch im extremen Teillastbereich ruhig und zuverlässig.In a departure from the injector 1 already described, the injector 1a has a hot water return duct 60, via which the outflow opening 17a is in fluid communication with the annular space 23a. The hot water return duct 60 is formed by a wide, annular groove-like recess 62 open to the outside in the outer lateral surface of the bushing 21. The annular channel enclosed by the recess 62 and the corresponding section of the housing 2a opens into the annular space 23a with a wide and open flow cross section. The socket 21a is only connected to the housing 2a by its end located at the outflow opening 17, this area being provided with axial bores 64. Hot water at a temperature of approximately 90 ° C. flows via these axial bores 64 via the hot water return duct 60 in the annular space 23a, where it mixes with cold water which has a temperature of approximately 14 ° C. The temperature of the resulting mixture is about 50 ° C. This preheated water is sucked into the mixing chamber 51a via the annular gap 39a. In order to bring this preheated water to 90 ° C, which it has at the outflow opening 17a, less steam is required than if water were drawn in at a temperature of 14 ° C. As a result, the molded body 43a can be moved very far into the opening 33a in partial load operation, so that the annular gap 47a is very narrow. The steam jet that forms is very thin-walled and only comes into contact with preheated water. The resulting vapor bubbles are very small and their tendency to implosion is reduced due to the increased temperature of the water contained in the mixture. The injector 1a therefore works quietly and reliably even in the extreme partial load range.

In Figur 3 ist ein insbesondere für Heizungsanlagen für Wohnhäuser vorgesehener Injektor 1b dargestellt, der vom prinzipiellen Aufbau mit dem Dampfinjektor 1 übereinstimmt, wobei der Dampfinjektor 1b jedoch zusätzlich mit Rückschlagverhinderern 70, 71 versehen und im Vierwegeschema konstruiert ist. Teile des Injektors 1b, die mit Teilen des Injektors 1 funktionsgleich sind, tragen die gleichen Bezugszeichen, wobei sie zur Kenntlichmachung mit einem b versehen sind.FIG. 3 shows an injector 1b, which is provided in particular for heating systems for residential buildings and whose basic structure corresponds to that of the steam injector 1, but the steam injector 1b additionally Non-return valve 70, 71 and is constructed in the four-way scheme. Parts of the injector 1b which have the same function as parts of the injector 1 have the same reference numerals, with a b for identification.

An dem Gehäuse 2b sind die Flansche 4b, 5b als Schraubflansche oder Schraubanschlüsse ausgeführt, wobei sie nicht wie bei dem in Figur 1 dargestellten Injektor 1 gegenüberliegen, sondern an gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 2b seitlich gegeneinander versetzt angeordnet sind. Dem Flansch 5b gegenüberliegend ist ein weiterer, über eine Ringkammer 72 mit dem Flansch 5b kommunizierender Schraubflansch 74 vorgesehen, der einen weiteren Kaltwasseranschluß 02 bildet und über den Wasser sowohl zu- als auch abfließen kann. Damit kann der Dampfinjektor 1b von Rücklauf- oder Kaltwasser quer durchströmt werden.On the housing 2b, the flanges 4b, 5b are designed as screw flanges or screw connections, whereby they do not lie opposite one another as in the injector 1 shown in FIG. 1, but are laterally offset from one another on opposite sides of the housing 2b. Opposite the flange 5b is a further screw flange 74 which communicates with the flange 5b via an annular chamber 72 and which forms a further cold water connection 02 and can both flow in and out via the water. In this way, the steam injector 1b can be traversed by return or cold water.

Die Ringkammer 72 ist als in der Buchse 21b vorgesehene Ringnut ausgebildet, deren Breite die Durchmesser der Flansche 5b, 74 übersteigt. Die Buchse 21b ist bei ihrer bei der Ausströmöffnung 17b liegenden Seite mit einem Außengewinde versehen, mittels dessen sie in dem Gehäuse 2b gehalten ist. Zwischen der Ringkammer 72 und dem Außengewinde liegt ein O-Ring 76, um eine Abdichtung herbeizuführen.The annular chamber 72 is designed as an annular groove provided in the bushing 21b, the width of which exceeds the diameter of the flanges 5b, 74. The bushing 21b is provided on its side lying at the outflow opening 17b with an external thread, by means of which it is held in the housing 2b. An O-ring 76 lies between the annular chamber 72 and the external thread in order to bring about a seal.

Die Buchse 21b sitzt in einem zylindrischen, in dem Gehäuse 2b vorgesehen Aufnahmeraum 78, der die Ringkammer 72 nach außen begrenzt. Im Anschluß an die Ringkammer 72 weist die Buchse 21b eine sich radial nach außen erstreckende Wand 80 auf, in der axiale Durchtrittsöffnungen oder Bohrungen 82, 84 vorgesehen sind, die eine Fluidverbindung zwischen der Ringkammer 72 und dem Ringraum 23b schaffen. Um lediglich eine Strömung aus der Ringkammer 72 in den Ringraum 23b zuzulassen, ist eine mit einem zentrischen Loch versehene Gummischeibe 86 vorgesehen, die als Membraneventil den Rückflußverhinderer 71 bildet. Die Gummischeibe 76 ist an ihrem radial äußeren Rand in einer entsprechenden Nut der Wand 80 gefaßt und legt in ihrer Ruhestellung die Bohrungen 82, 86 verschließend an diesen an.The bushing 21b is seated in a cylindrical receiving space 78 which is provided in the housing 2b and delimits the annular chamber 72 to the outside. Following the annular chamber 72, the bushing 21b has a radially outwardly extending wall 80, in which axial passage openings or bores 82, 84 are provided, which create a fluid connection between the annular chamber 72 and the annular space 23b. In order to allow only a flow from the annular chamber 72 into the annular space 23b, a rubber disk 86 is provided with a central hole, which forms the non-return valve 71 as a diaphragm valve. The rubber washer 76 is gripped at its radially outer edge in a corresponding groove in the wall 80 and, in its rest position, bores the bores 82, 86 against it.

Die Buchse 21b stößt mit einem ringförmigen, an der Wand 80 vorgesehenen radialen Vorsprung 88 an den hier scheibenförmig ausgebildeten Düsenkörper 31b an, dessen Öffnung 33b mit dem Formkörper 43 den hier zylinderförmigen Ringspalt 47 begrenzt und eine Kreisringdüse für Dampf bildet.The bushing 21b abuts with an annular, radial projection 88 provided on the wall 80 against the disk-shaped nozzle body 31b, the opening 33b of which, with the molded body 43, delimits the cylindrical annular gap 47 and forms an annular nozzle for steam.

Der Formkörper 43b ist axial unverschieblich mit einer Scheibe 92 verbunden, die in dem zylindrischen Aufnahmeraum 78 sitzt. Die Scheibe 92 stützt sich mit jeweils ringförmigen, in entgegengesetzten Richtungen axial vorstehenden Vorsprüngen, sowohl an dem Düsenkörper 31b, als auch an einer Steuerventilscheibe 94 ab, die eine kegelförmige Dampfeinlaßöffnung 96 aufweist. Die Scheibe 92 ist mit mehreren, auf einem konzentrisch zu der Längsmittelachse 29b liegenden Kreis angeordneten Axialbohrungen 98, 100 versehen, die von einer randseitig eingespannten, den Rückflußverhinderer 70 bildenden Gummischeibe 102 abgedeckt sind. In Ruhestellung liegt die auf der dem Düsenkörper 3lb zugewandten Seite angeordnete Gummischeibe l02 an den Axialbohrungen 98, 100 an, wobei sie die Axialbohrungen 98, 100 für eine Flußrichtung von dem Dampfanschluß Ol zu dem Ringspalt 47b freigibt.The molded body 43b is axially immovably connected to a disk 92 which is seated in the cylindrical receiving space 78. The disk 92 is supported with annular projections which project axially in opposite directions, both on the nozzle body 31b and on a control valve disk 94 which has a conical steam inlet opening 96. The disk 92 is provided with a plurality of axial bores 98, 100 which are arranged on a circle which is concentric with the longitudinal center axis 29b and which are covered by a rubber disk 102 which is clamped in at the edge and forms the backflow preventer 70. In the rest position, the rubber disc 102 arranged on the side facing the nozzle body 31b bears against the axial bores 98, 100, whereby it releases the axial bores 98, 100 for a direction of flow from the steam connection Ol to the annular gap 47b.

Der kegelstumpfförmigen und einen Ventilsitz bildenden Dampfeinlaßöffnung 96 ist ein in der Buchse 57b axial verschiebbares Ventilglied l04 zugeordnet, das an seinem, in die Dampfeinlaßöffnung 96 hinein bewegbaren Ende kegelstumpfförmig ausgebildet und dort mit einem O-Ring 106 versehen ist. Das Ventilglied l04 kann unterschiedliche Axialpositionen einnehmen, wobei in Figur 3 oberhalb der Längsmittelachse 29b eine ganz geschlossene Ventilstellung und unterhalb der Längsmittelachse 29b eine ganz offene Ventilstellung dargestellt ist. Wenn das Ventilglied 104 Zwischenstellungen einnimmt, ist ein Teillastbetrieb möglich.Associated with the frustoconical steam inlet opening 96 and forming a valve seat is a valve member l04 which is axially displaceable in the bush 57b and which is frustoconical at its end which can be moved into the steam inlet opening 96 and is provided there with an O-ring 106. The valve member l04 can assume different axial positions, in FIG. 3 a completely closed valve position above the longitudinal central axis 29b and a completely open position below the longitudinal central axis 29b Valve position is shown. If the valve member 104 assumes intermediate positions, partial load operation is possible.

Die Funktionsweise des insoweit beschriebenen Injektors 1b stimmt im wesentlichen mit der Funktionsweise des Injektors 1 überein, wobei jedoch der Rückflußverhinderer 71 ausschließt, daß Warmwasser oder Dampf an den Kaltwasseranschlüssen 02, 03 austreten. Der Rückflußverhinderer 70 bewirkt, daß weder Kaltwasser, noch Warmwasser durch den Dampfanschluß O1 zurückdrücken können.The mode of operation of the injector 1b described so far is essentially the same as the mode of operation of the injector 1, but the backflow preventer 71 prevents hot water or steam from escaping at the cold water connections 02, 03. The backflow preventer 70 has the effect that neither cold water nor hot water can push back through the steam connection O1.

Der Injektor 1b besteht im wesentlichen aus rotationssymmetrischen Teilen, was die Fertigung erheblich vereinfacht.The injector 1b essentially consists of rotationally symmetrical parts, which considerably simplifies production.

In Fig. 4 ist schematisch eine Wärmeverbraucherstation dargestellt, die an ihrem Dampfanschluß 01 mit über eine Dampfleitung herangeführten Dampf beaufschlagt ist. In der Wärmverbraucherstation anfallendes Kondensat wird über eine den Kaltwasseranschluß 02 bildende Kondensatsammelleitung abgeführt. Die Wärmeverbraucherstation enthält im wesentlichen einen Wärmeverbraucher 110, der über eine Vorlaufleitung 112 an den Flansch 15 des Injektors 1 angeschlossen und mit Warmwasser versorgt ist. Der Injektor 1 ist mit seinem Flansch 4 an den Dampfanschluß 01 angeschlossen. Der Flansch 5 ist über eine Saugleitung an der Kondensatsammelleitung angeschlossen, an die auch der Wärmeverbraucher 110 mit einer Rücklaufleitung 114 angeschlossen ist. Der Verbraucher 110 ist ein beliebiger mit Warmwasser beheizbarer industrieller Verbraucher.4 schematically shows a heat consumer station which is supplied with steam brought in via a steam line at its steam connection 01. Condensate accumulating in the heat consumer station is discharged via a condensate manifold forming the cold water connection 02. The heat consumer station essentially contains a heat consumer 110 which is connected to the flange 15 of the injector 1 via a flow line 112 and is supplied with hot water. The injector 1 is connected with its flange 4 to the steam connection 01. The flange 5 is connected to the condensate manifold via a suction line, to which the heat consumer 110 is also connected with a return line 114. The consumer 110 is any industrial consumer that can be heated with hot water.

Im Gegensatz dazu zeigt die Fig. 5 eine mit Warmwasser betriebene Wohnraumheizung 116, die mittels des Injektors 1b nach Fig. 2 mit Warmwasser beaufschlagt ist. Die Wohnraumheizung 116 ist über die Vorlaufleitung 112 mit dem Flansch 15b des Injektors 1b verbunden, während die Rücklaufleitung 114 direkt an den an einen Sauganschluß bildenden Flansch 5b des Injektors 1b geführt ist. Das über die Rücklaufleitung 114 herangeführte Kondensat durchströmt den Injektor 1b quer und wird an dem Schraubflansch 74 heraus- und in die Kondensatsammelleitung 02 abgeleitet.In contrast, FIG. 5 shows a living space heater 116 operated with hot water, which is supplied with hot water by means of the injector 1b according to FIG. 2. The living space heater 116 is connected via the flow line 112 to the flange 15b of the injector 1b, while the return line 114 connects directly to the suction connection forming flange 5b of the injector 1b is guided. The condensate supplied via the return line 114 flows transversely through the injector 1b and is led out at the screw flange 74 and into the condensate manifold 02.

Eine weitere Anwendung ist in Fig. 6 dargestellt, bei der ein Warmwasserbecken 118 mittels des Injektors 1a mit Warmwasser gespeist ist. Das Becken ist über die an dem Flansch 15a angeschlossene Vorlaufleitung 112 mit Warmwasser gespeist. Das Warmwasser wird durch Mischung, das heißt Injektion des an dem Dampfanschluß 01 anliegenden Dampfes mit aus der Kondensatsammelleitung 02 angesaugtem, kühleren Kondensat erzeugt. Dazu ist der Injektor 1a mit seinem Flansch 4a an den Dampfanschluß 01 und mit seinem Flansch 5a an die Kondensatsammelleitung 02 angeschlossen. Mittels des Injektors 1a wird das aus der Kondensatsammelleitung 02 stammende Kondensat sowohl erwärmt, als auch in das möglicherweise höhergelegene Warmwasserbecken 118 gefördert.A further application is shown in FIG. 6, in which a hot water basin 118 is fed with hot water by means of the injector 1 a. The pool is supplied with hot water via the flow line 112 connected to the flange 15a. The hot water is generated by mixing, that is to say injection of the steam present at the steam connection 01 with cooler condensate drawn in from the condensate manifold 02. For this purpose, the injector 1a is connected with its flange 4a to the steam connection 01 and with its flange 5a to the condensate manifold 02. By means of the injector 1a, the condensate originating from the condensate manifold 02 is both heated and conveyed into the hot water basin 118, which may be located higher up.

Bei der in Fig. 7 dargestellten Wärmeverbraucherstation ist der Injektor 1 mit seinem als Sauganschluß dienenden Flansch 5 an ein Kaltwasserbecken 120 angeschlossen. Der über den Flansch 4 aus dem Dampfanschluß 01 in den Injektor einströmende Dampf fördert aus dem Kaltwasserbecken 120 angesaugtes Kaltwasser und erwärmt dieses. Das so erzeugte Warmwasser steht mit erhöhtem Druck an dem Flansch 15 bereit und strömt über die Vorlaufleitung 112 in das Warmwasserbecken 118. Der Injektor 1 wirkt damit zugleich als Pumpe.In the heat consumer station shown in FIG. 7, the injector 1 is connected to a cold water basin 120 with its flange 5 serving as a suction connection. The steam flowing into the injector via the flange 4 from the steam connection 01 conveys cold water drawn in from the cold water basin 120 and heats it. The hot water generated in this way is available at an increased pressure on the flange 15 and flows via the feed line 112 into the hot water basin 118. The injector 1 thus also acts as a pump.

Bei der in Fig. 8 dargestellten Wärmeverbraucherstation wird mittels des Dampfinjektors 1 in einem Reservoir 122 gehaltenes Wasser im Kreislauf erwärmt. Dazu ist der mit seinem Flansch 4 an dem Dampfanschluß 01 liegende Injektor mit seinem Flansch 5 so an das Reservoir 122 angeschlossen, daß dem Reservoir 122 Wasser in seinem Bodenbereich entnommen wird. Der Flansch 15 führt in das Reservoir 122 zurück und speist dieses mit Warmwasser. Wird der Flansch 4 des Injektors 1 mit Dampf beaufschlagt, saugt der Injektor über den Flansch 5 bodennahes Kaltwasser aus dem Reservoir 122 ab und speist das sich mit Dampf mischende und dadurch erwärmende Wasser in das Reservoir 122 zurück.In the heat consumer station shown in FIG. 8, water held in a reservoir 122 is heated in a circuit by means of the steam injector 1. For this purpose, the flange 4 of the injector lying on the steam connection 01 is connected with its flange 5 to the reservoir 122 in such a way that the reservoir 122 has water in it Bottom area is removed. The flange 15 leads back to the reservoir 122 and feeds it with hot water. If steam is applied to the flange 4 of the injector 1, the injector sucks cold water near the ground out of the reservoir 122 via the flange 5 and feeds the water which mixes with steam and is thus heated back into the reservoir 122.

Claims (26)

Injektor (1) zum Einleiten eines dampfförmigen Wärmeträgers in eine zu erwärmende Flüssigkeit,
   mit einer eine Ausströmöffnung (17) aufweisenden Mischkammer (51), die wenigstens einen ringförmig ausgebildeten, radial durch eine Innenwandung (49, 53) und eine Außenwandung (19) begrenzten Abschnitt aufweist
   mit einer mit dem dampfförmigen Wärmeträger beaufschlagbaren Ringdüse (31), die in die Mischkammer (51) mündet und die eine ringspaltförmige Austrittsöffnung (47) aufweist,
   mit wenigstens einer mit der zu erwärmenden Flüssigkeit beaufschlagbaren in den ringförmigen Abschnitt der Mischkammer (51) mündenden Einströmöffnung (39), die in Bezug auf die von der Ringdüse (31) definierten Durchströmungsrichtung der Ringdüse (31) nachfolgend angeordnet ist.Injector (1) for introducing a vaporous heat transfer medium into a liquid to be heated,
with a mixing chamber (51) which has an outflow opening (17) and has at least one ring-shaped section which is radially delimited by an inner wall (49, 53) and an outer wall (19)
with an annular nozzle (31) which can be acted upon by the vaporous heat transfer medium and which opens into the mixing chamber (51) and which has an annular gap-shaped outlet opening (47),
with at least one inflow opening (39) opening into the annular section of the mixing chamber (51), which is arranged downstream with respect to the flow direction of the annular nozzle (31) defined by the annular nozzle (31). Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchströmungsrichtung axial zu der Ringdüse (31) festgelegt ist.Injector according to claim 1, characterized in that the flow direction is fixed axially to the ring nozzle (31). Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mischkammer (5l) ein ringförmiger Saugbereich ausgebildet ist, in den die Einströmöffnung (39) mündet.Injector according to claim 1, characterized in that an annular suction area is formed in the mixing chamber (5l), into which the inflow opening (39) opens. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einströmöffnung (39) von einem koaxial zu der Ringdüse (3l) angeordneten Ringspalt gebildet ist.Injector according to claim 1, characterized in that the inflow opening (39) is formed by an annular gap arranged coaxially to the annular nozzle (3l). Injektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einströmöffnung (39) im wesentlichen mit radialer Öffnungsrichtung in den Saugbereich mündet.Injector according to claim 3, characterized in that the inflow opening (39) opens into the suction region essentially with a radial opening direction. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandung (49, 53) und die Außenwandung (19) einen sich wenigstens abschnittsweise von der Ringdüse (31) weg erweiternden Strömungsquerschnitt definieren.Injector according to Claim 1, characterized in that the inner wall (49, 53) and the outer wall (19) define a flow cross section which widens away at least in sections from the annular nozzle (31). Injektor nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß der Injektor (1) einen von der ringspaltförmigen Ausströmöffnung (47) umgebenen und sich von dieser weg erstreckenden Leitkörper (43) aufweist, der im Anschluß an die Ausströmöffnung (47) eine Innenwandung des ringförmigen Abschnittes der Mischkammer (51) bildet.Injector according to Claim 1, characterized in that the injector (1) has a guide body (43) which is surrounded by the annular gap-shaped outflow opening (47) and extends away therefrom and which, following the outflow opening (47), has an inner wall of the annular section of the Mixing chamber (51) forms. Injektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die die Mischkammer (51) stirnseitig begrenzende Ringdüse durch eine von dem Leitkörper (43) durchgriffene, an einem Düsenkörper (31) vorgesehene Öffnung (33) gebildet ist.Injector according to claim 7, characterized in that the annular nozzle delimiting the end of the mixing chamber (51) is formed by an opening (33) provided on a nozzle body (31) and penetrated by the guide body (43). Injektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskörper (43) einen zylindrischen Abschnitt (49) aufweist, der sich in einen zylindrischen Abschnitt der Mischkammer (51) erstreckt.Injector according to claim 7, characterized in that the flow body (43) has a cylindrical section (49) which extends into a cylindrical section of the mixing chamber (51). Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmig ausgebildete Abschnitt der Mischkammer (51) axial durchströmt ist.Injector according to claim 1, characterized in that the annular section of the mixing chamber (51) is flowed through axially. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmig ausgebildete Abschnitt der Mischkammer (51) wenigstens über einen Bereich seiner Längserstreckung einen konstanten Strömungsquerschnitt aufweist.Injector according to claim 1, characterized in that the annular section of the mixing chamber (51) has a constant flow cross section at least over a region of its longitudinal extent. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmig ausgebildete Abschnitt der Mischkammer (51) wenigstens einen hohlzylindrisch ausgebildeten Bereich aufweist.Injector according to claim 1, characterized in that the annular section of the mixing chamber (51) has at least one hollow cylindrical region. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die Länge des ringförmigen Abschnittes der Mischkammer (51) größer oder gleich dem Außendurchmesser des Abschnittes und derart bemessen ist, daß eingeströmter Dampf vor Verlassen des Bereiches vollständig kondensiert ist.Injector according to Claim 1, characterized in that the length of the annular section of the mixing chamber (51) is greater than or equal to the outside diameter of the section and is dimensioned such that steam which has flowed in is completely condensed before it leaves the region. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die radiale Dicke des ringförmigen Abschnittes (51) beträchtlich kleiner ist, als der Außendurchmesser der Innenwandung.Injector according to claim 1, characterized in that the radial thickness of the annular section (51) is considerably smaller than the outer diameter of the inner wall. Injektor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet daß die radiale Dicke des ringförmigen Abschnittes (51) höchstens ein Fünftel des Außendurchmessers der Innenwandung beträgt.Injector according to claim 14, characterized in that the radial thickness of the annular section (51) is at most one fifth of the outer diameter of the inner wall. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Ringdüse (31) eine gegen ihren Außendurchmesser geringe Spaltweite aufweist.Injector according to claim 1, characterized in that the ring nozzle (31) has a small gap width compared to its outer diameter. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Durchmesser der die Ringdüse (31) bildenden Öffnung mit dem Innendurchmesser der Außenwandung (19) der Mischkammer (51) im wesentlichen übereinstimmt.Injector according to claim 1, characterized in that the diameter of the opening forming the ring nozzle (31) corresponds substantially to the inside diameter of the outer wall (19) of the mixing chamber (51). Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Ringdüse (31) in ihrem Strömungsquerschnitt veränderbar ausgelegt ist.Injector according to Claim 1, characterized in that the flow cross section of the ring nozzle (31) is variable. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkörper (43) derart beweglich gehalten ist, daß die Erstreckung, mit der er in die Mischkammer (51) ragt, einstellbar ist.Injector according to claim 1, characterized in that the guide body (43) is held so that the extent with which it projects into the mixing chamber (51) is adjustable. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Injektor (1) einen Kanal (60, 62, 64) aufweist, über den die Auströmöffnung (17) mit der Einströmöffnung (39) verbunden ist.Injector according to claim 1, characterized in that the injector (1) has a channel (60, 62, 64) through which the outflow opening (17) with the inflow opening (39) is connected. Injektor nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (60, 62, 64), über den die Auströmöffnung (17) mit der Einströmöffnung (39) verbunden ist, ringförmig ausgebildet ist und die Mischkammer (51) umgibt.Injector according to Claim 20, characterized in that the channel (60, 62, 64), via which the outflow opening (17) is connected to the inflow opening (39), is annular and surrounds the mixing chamber (51). Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringdüse (31) ein Rückflußverhinderer (70) vorgeschaltet ist.Injector according to claim 1, characterized in that a backflow preventer (70) is connected upstream of the ring nozzle (31). Injektor nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Einströmöffnung (39) ein Rückflußverhinderer (71) vorgeschaltet ist.Injector according to Claim 22, characterized in that a backflow preventer (71) is connected upstream of the inflow opening (39). Verfahren zum Einleiten eines dampfförmigen Wärmeträgers in eine zu erwärmende Flüssigkeit, um diese zu erwärmen,
   bei dem ein Dampfstrahl mit ringförmigem Querschnitt erzeugt wird, der einen ortsfesten stationären Bereich aufweist, innerhalb dessen der statische Druck ein Minimum einnimmt, und
   bei dem dem Dampfstrahl mit ringförmigem Querschnitt in dem Bereich seines Minimums des statischen Drucks die zu erwärmende Flüssigkeit aus, in Bezug auf den Dampfstrahl, radialer Richtung beigegeben wird.Process for introducing a vaporous heat carrier into a liquid to be heated in order to heat it,
in which a steam jet with an annular cross section is produced, which has a stationary stationary area within which the static pressure takes a minimum, and
in which the steam to be heated is added in the radial direction in relation to the steam jet with an annular cross section in the region of its minimum of the static pressure. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem zum Regeln der Erwärmung der Flüssigkeit die ringförmige Querschnittsfläche des Dampfstrahls verändert wird, wobei der Ruhedruck des dampfförmigen Wärmeträgers konstant gehalten wird.Method according to Claim 24, characterized in that the annular cross-sectional area of the steam jet is changed in order to regulate the heating of the liquid, the resting pressure of the vaporous heat carrier being kept constant. Verwendung des Injektors nach Anspruch l zum Einleiten von Wasserdampf in zu erwärmendes Wasser.Use of the injector according to claim 1 for introducing water vapor into water to be heated.
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