EP1166861A1 - Mischer für die Mischung mindestens zweier Gasströme oder anderer Newtonscher Flüssigkeiten - Google Patents

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EP1166861A1
EP1166861A1 EP00112875A EP00112875A EP1166861A1 EP 1166861 A1 EP1166861 A1 EP 1166861A1 EP 00112875 A EP00112875 A EP 00112875A EP 00112875 A EP00112875 A EP 00112875A EP 1166861 A1 EP1166861 A1 EP 1166861A1
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EP
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flow channel
installation surface
separate
mixer according
gas
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EP00112875A
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Hans Prof. Dr.-Ing. Ruscheweyh
Michael Dipl.-Ing. Kaatz
Miroslav Dr.-Ing. Podhorsky
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Balcke Duerr GmbH
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Balcke Duerr Energietechnik GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40—Static mixers
    • B01F25/42—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/43—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
    • B01F25/431—Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor
    • B01F25/4311—Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor the baffles being adjustable
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/313—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit
    • B01F25/3131—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit with additional mixing means other than injector mixers, e.g. screens, baffles or rotating elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40—Static mixers
    • B01F25/42—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/43—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
    • B01F25/431—Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor
    • B01F25/4316—Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor the baffles being flat pieces of material, e.g. intermeshing, fixed to the wall or fixed on a central rod

Definitions

  • the invention relates to a mixer for mixing at least two Gas flows or other Newtonian liquids, with one of the first Gas flow through the main flow channel with an arranged therein, the Installation area influencing flow, the installation area being a vortex-generating Disc with freely flowing front edges directed against the current is, the course of which is both in the main flow direction of the gas stream and also has a component running transversely thereto.
  • the invention has for its object a mixer for mixing at least two gas streams or other Newtonian liquids create that through a quick mixing with a short mixing distance also excels when a volume flow has a comparatively small proportion another component is to be added.
  • Possible applications are, for example, in Denox systems in flue gas cleaning technology or in the conditioning of dust in electrostatic filters.
  • cleaning the flue gas add NH 3 or NH 4 OH to the flue gas flowing to the reactor rooms, the proportion of the ammonia compound being only about 2% by mass.
  • the mixer according to the invention enables the two components to be mixed quickly with a short mixing section. The result of the mixing is that the profiles of the gas and / or liquid flow passed through are made more uniform, with a loss in performance being avoided.
  • the vortex installation surface has a relatively low flow resistance, since it does not act as a guiding surface with its entire surface, but rather creates vortex fields with its front edges, which expand automatically in the direction of flow without additional installations or guiding surfaces for this expansion would be required.
  • the mouth of the second Gas flow is located in the area of the front half of the disc. In this way becomes the second gas stream brought up via the separate flow channel captured by those early vertebral fields, those in the foremost edge area the disk are generated.
  • the disc has a chamber into which the flow channel for the second gas flow leads, the chamber facing away from the inflow of the first gas stream Back of the disc is provided with outlet openings.
  • the chamber, into which the flow channel for the second gas stream leads enables one distribution of the outlet openings adapted to the operating mode of the mixer for the second gas stream, i.e. the arrangement of these outlet openings can with great constructive freedom. For example, it is possible that To direct outlet openings against the main flow direction, or to attach special baffles, which the from the outlet openings escaping gas flow is particularly favorable in the area of the Steer leading edges of the disc from forming vertebrae.
  • the chamber is used to stiffen the installation surface can be.
  • the chamber have side walls is provided, which are arranged at an angle to the disc and the Stiffen the pane against bending loads and any vibrations.
  • the disc be supported on struts in the main flow channel one of which is tubular and has a separate flow channel forms.
  • the flow channel also takes on a static one Function in the arrangement of the vortex installation area within the main flow channel.
  • FIG. 1 shows a section through part of a flue gas denitrification plant with a main flow channel 1 in an arm rising upwards and a reactor 2 in a flow arm of the plant pointing downwards.
  • the reactor 2 is usually equipped with catalysts 3.
  • the flue gas NH 3 or NH 4 OH entering 4 in the main flow channel 1 must be added. This takes place via a separate flow channel 5, which is guided through the wall 6 of the main flow channel 1.
  • the ammonia compound in the flue gas is distributed very quickly and thus homogenized, so that the ammonia compound is completely evenly distributed in the flue gas stream when it subsequently flows into the reactor 2.
  • the media are mixed using at least one in the Main flow channel 1 arranged installation area 7.
  • the installation area 7 is a so-called "vortex installation area" for the production of Leading edge vortices.
  • the free flow, against the current in the Main flow channel 1 directed front edges 8 of e.g. a circular disk designed installation surface 7 have both in the main flow direction 9 and also a component running transversely to this.
  • each installation surface 7 at an acute angle ⁇ to the main flow direction 9 in the Flow channel 1 is arranged, arise on each front edge of the Installation area of vortex fields, which spread out in a circular cone downstream.
  • the individual vertebrae roll inwards onto the back 10 of the Installation area 7 from.
  • Each vortex field is formed by its Rotation a flow component transverse to the main flow direction 9 of the Gases through the associated exchange of momentum transversely to the direction of flow good mixing of the gas mixture results.
  • the separate flow channel 5, preferably designed as a tube, for the second Gas flow extends into the main flow channel 1 and opens there in the region of the rear side 10 facing away from the inflow of the first gas stream the installation surface 7.
  • the installation surface 7 is opposite one another via a plurality of struts 11 the wall 6a of the main flow channel 1 is supported so that the angle ⁇ with respect to the main flow direction 9 between 40 ° and 80 ° and preferably is approximately 60 °.
  • the separate flow channel 5 is in shape of a tube cantilevered from the wall 6 on the rear 10 of the Disk 7 led to this without touching the disk 7.
  • the exit opening 12 of the separate flow channel 5 is approximately in the direction of the main flow direction 9 directed.
  • Figure 1 shows that the outlet opening 12 of the second gas flow at the level of the front half of the disc or installation area 7.
  • FIG. 2 shows that there are multiple existing outlet openings 12 in the area of the front half of the installation area 7 are located.
  • the separate flow channel 5 is open the front of the installation surface 7 led to this. This takes over Pipe of the separate flow channel 5 also the static function of one of the Struts 11. These struts 11 are located on the front of the installation surface 7, so as not to influence the formation of the vertebrae on their back.
  • Angle of attack ⁇ of the disc 7 relative to the main flow direction 9 change, for example by changing the effective length of the struts 11. This change or setting can also be made while the mixer is operating respectively.
  • Figure 2 also shows that the separate flow channel 5 is not immediate merges into the outlet openings 12, rather that via the flow channel 5 supplied second gas stream first enters a chamber 13, which on the Rear of the installation surface 7 is arranged. In the outside of the chamber 13 the outlet openings 12 are then located.
  • FIGS. 3 and 4 show two possible configurations of the chambers 13, in the case of FIG. 3, the outlet openings 12 around the center line 14 the disc 7 are arranged around while in the embodiment according to FIG. 4, the outlet openings 12 on two groups on both sides of the center line 14 to distribute only in those areas that are from the left or be swept by the right front edge vertebrae.
  • the embodiment according to FIG. 5 differs from the embodiment 4 through two separate flow channels 5, via the two separate Gas flows in turn pass into two separate chambers 13a, 13b.
  • the separate chambers 13a, 13b can also lie one behind the other. This is shown in Fig. 5a.
  • Figures 7 and 8 show that the outlet openings 12 in the Area of the front end 16 of the chamber 13 can be located. To this This results in an outflow that is almost opposite the front edges 8 forming vortex fields, which makes it a very early Mixing comes.
  • FIG. 9 shows that the installation area also the shape a delta-shaped triangle with a direction opposite to the direction of flow Can have tip.
  • Figure 10 reveals an additional hood 16 with over its entire circumference distributed outlet openings 12 are used.
  • the hood 16 is on the placed on the back of the disc 7 arranged chamber 13, but can the chamber 13 itself can be designed hood-shaped.
  • FIGS. 2 to 10 show that the walls of the chamber 13, since this is arranged vertically, but at least at an angle to the installation surface 7 are, can increase the installation area 7 with respect to bending loads. Out For this reason, those that serve as distributors for the second gas stream follow Chambers 13 other chambers 17, but no distribution function or have a fluidic function, but exclusively the stiffening serve the installation area 7.

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Mischer für die Vermischung mindestens zweier Gasströme oder anderer Newtonscher Flüssigkeiten. Vorgesehen ist ein von einem ersten Gasstrom durchströmter Hauptströmungskanal (1) mit einer darin angeordneten, die Strömung beeinflussenden Einbaufläche (7). De Einbaufläche (7) ist eine wirbelerzeugende Scheibe mit frei umströmten, gegen die Strömung gerichteten Vorderkanten (8), deren Verlauf sowohl eine in Hauptströmungsrichtung (9) des Gasstroms als auch eine quer hierzu verlaufende Komponente aufweist. Zur Erzielung einer schnellen Beimischung einer weiteren Gasoder Flüssigkeitskomponente ist ein separater Strömungskanal (5) für den zweiten Gasstrom vorgesehen, der sich bis in den Hauptströmungskanal (1) hinein erstreckt. Der separate Strömungskanal (5) mündet dort im Bereich der der Zuströmung des ersten Gasstroms abgewandten Rückseite (10) der Scheibe (7). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Mischer für die Mischung mindestens zweier Gasströme oder anderer Newtonscher Flüssigkeiten, mit einem von dem ersten Gasstrom durchströmten Hauptströmungskanal mit einer darin angeordneten, die Strömung beeinflussenden Einbaufläche, wobei die Einbaufläche eine wirbelerzeugende Scheibe mit frei umströmten, gegen die Strömung gerichteten Vorderkanten ist, deren Verlauf sowohl eine in Hauptströmungsrichtung des Gasstroms als auch eine quer hierzu verlaufende Komponente aufweist.
Zum Mischen von Gas- oder Flüssigkeitsströmungen in Rohrleitungen oder in Kanälen benötigt man bei turbulenter Strömung Mischlängen vom 15 bis 100-fachen des Kanaldurchmessers. Mittels geeigneter statischer Mischer in Gestalt von Einbaukörpern läßt sich diese Mischstrecke deutlich verkürzen. Es muß jedoch bei den meisten herkömmlich angewendeten Systemen ein hoher Druckverlust insbesondere dann in Kauf genommen werden, wenn hohe Anforderungen an die Homogenität der sich einstellenden Mischung gestellt werden. Viele der herkömmlichen Mischsysteme sind außerdem auf einfache Geometrien beschränkt, z.B. auf zylindrische Rohre oder quadratische Kanäle und lassen sich nicht bei Großanlagen und komplizierten Mischkammersystemen anwenden.
Aus der DE 29 11 873 C2 ist zur Anwendung in einem Kühlturm ein statischer Mischer bekannt, bei dem die Einbauten aus schräg angeströmten, deltaförmigen oder kreisscheibenförmigen Blechen bestehen, an deren Vorderkanten Wirbel entstehen. Die so gebildeten stationären und stabilen Wirbelsysteme wirken in den Strömungsnachlauf hinein, die zu mischenden Komponenten werden schichtenförmig eingerollt, was zu einer schnellen Vermischung bei sehr geringen Druckverlusten führt. Diese so genannten "Wirbeleinbauflächen" haben sich wegen der erzielbaren kurzen Mischstrecken in der Praxis bewährt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mischer für die Vermischung mindestens zweier Gasströme oder anderer Newtonscher Flüssigkeiten zu schaffen, der sich durch eine schnelle Vermischung bei kurzer Mischstrecke auch dann auszeichnet, wenn einem Volumenstrom ein vergleichsweise geringer Anteil einer weiteren Komponente beizumengen ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Mischer mit den eingangs genannten Merkmalen gekennzeichnet durch einen separaten Strömungskanal für den zweiten Gasstrom, der sich bis in den Hauptströmungskanal hinein erstreckt und dort im Bereich der der Zuströmung des ersten Gasstroms abgewandten Rückseite der Scheibe mündet.
Die Vorteile eines solchen Mischers bestehen insbesondere in solchen Fällen, in denen einem großen Volumenstrom einer ersten Komponente ein relativ kleiner Volumenstrom einer zweiten Komponente beizumischen ist und gleichwohl anschließend auf kurzer Mischstrecke eine Homogenisierung erreicht werden muß.
Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich zum Beispiel bei Denox-Anlagen in der Rauchgas-Reinigungstechnik oder bei der Konditionierung des Staubes bei Elektrofiltern. Bei der Rauchgas-Reinigung ist dem zu den Reaktorräumen strömenden Rauchgas NH3 oder NH4 OH beizumischen, wobei der Anteil der Amoniak-Verbindung lediglich circa 2 Massen-% beträgt. In diesem Fall läßt sich mit dem erfindungsgemäßen Mischer eine schnelle Vermischung der beiden Komponenten bei kurzer Mischstrecke erzielen. Die Durchmischung hat zur Folge, daß die Profile des hindurchgeführten Gas- und/oder Flüssigkeitsstromes vergleichmäßigt werden, wobei Leistungseinbußen vermieden werden. Trotz der Bildung ausgedehnter und stabiler Wirbel hat die Wirbeleinbaufläche einen verhältnismäßig geringen Strömungswiderstand, da sie nicht mit ihrer gesamten Oberfläche als Leitfläche wirkt, sondern mit ihren vorderen Kanten Wirbelfelder erzeugt, die sich in Strömungsrichtung selbsttätig erweitern, ohne daß für diese Erweiterung zusätzliche Einbauten oder Leitflächen erforderlich wären.
Zur Homogenisierung auf kürzester Mischstrecke trägt ferner bei, wenn sich gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung die Mündung des zweiten Gasstroms im Bereich der vorderen Hälfte der Scheibe befindet. Auf diese Weise wird der zweite, über den separaten Strömungskanal herangeführte Gasstrom bereits von jenen früh einsetzenden Wirbelfeldern erfaßt, die im vordersten Kantenbereich der Scheibe generiert werden.
In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Mischers weist die Scheibe eine Kammer auf, in die hinein der Strömungskanal für den zweiten Gasstrom führt, wobei die Kammer auf der der Zuströmung des ersten Gasstroms abgewandten Rückseite der Scheibe mit Austrittsöffnungen versehen ist. Die Kammer, in die hinein der Strömungskanal für den zweiten Gasstrom führt, ermöglicht eine an die Betriebsweise des Mischers angepaßte Verteilung der Austrittsöffnungen für den zweiten Gasstrom, d.h. die Anordnung dieser Austrittsöffnungen kann mit großer konstruktiver Freiheit erfolgen. So ist es zum Beispiel möglich, die Austrittsöffnungen entgegen der Hauptströmungsrichtung zu richten, oder spezielle Umlenkbleche anzubringen, welche den aus den Austrittsöffnungen austretenden Gasstrom besonders günstig in den Bereich der sich von den Vorderkanten der Scheibe aus bildenden Wirbel lenken.
Von Vorteil ist ferner, daß die Kammer zur Versteifung der Einbaufläche herangezogen werden kann. Hierzu wird vorgeschlagen, daß die Kammer mit Seitenwänden versehen ist, welche im Winkel zu der Scheibe angeordnet sind und die Scheibe gegenüber Biegebelastungen und etwaigen Schwingungen versteifen.
In Bezug auf die Anordnung des Strömungskanals für den zweiten Gasstrom innerhalb des Hauptströmungskanals wird mit einer ersten Ausführungsform vorgeschlagen, daß der separate Strömungskanal auf der Vorderseite der Scheibe zu dieser hingeführt ist. Auf diese Weise beeinflußt das Bauvolumen des separaten Strömungskanals nicht die Wirbelbildung und -fortpflanzung an der Rückseite der Scheibe.
In anderen Fällen kann es auch von Vorteil sein, wenn das durch den separaten Strömungskanal bedingte Bauvolumen nicht die gleichmäßige vorderseitige Anströmung der Wirbeleinbaufläche stört. Mit einer zweiten Ausführungsform wird daher vorgeschlagen, daß der separate Strömungskanal auf der Rückseite der Scheibe zu dieser hingeführt ist.
Schließlich wird im Sinne einer baulichen Vereinigung und damit Vereinfachung vorgeschlagen, daß die Scheibe über Streben in dem Hauptströmungskanal abgestützt ist, von denen eine rohrförmig gestaltet ist und den separaten Strömungskanal bildet. In diesem Fall übernimmt der Strömungskanal zusätzlich eine statische Funktion bei der Anordnung der Wirbeleinbaufläche innerhalb des Hauptströmungskanals.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mischers dargestellt, und zwar zeigen:
Figur 1
einen Schnitt durch eine Denox-Anlage einer Rauchgas-Reinigungsanlage mit einer in dem Hauptströmungskanal vor dem Reaktor angeordneten Wirbeleinbaufläche in Gestalt einer Scheibe;
Figur 2
in Schnittdarstellung eine alternative Ausführungsform der Scheibe in dem Hauptströmungskanal;
Figur 3
eine Draufsicht auf die Rückseite der Scheibe nach Figur 2;
Figur 4
eine Draufsicht auf die Rückseite einer Scheibe bei einer gegenüber Figur 3 abgewandelten Ausführungsform;
Figur 5
eine Draufsicht auf die Rückseite einer Scheibe bei einer gegenüber den Figuren 3 und 4 nochmals abgewandelten Ausführungsform;
Figur 5a
eine Draufsicht bei einer weiteren Ausführungsform;
Figur 6
in Schnittdarstellung eine weitere Ausführungsform einer Wirbeleinbaufläche in Gestalt einer Scheibe;
Figur 7
in Schnittdarstellung einschließlich des Hauptströmungskanals eine weitere Ausführungsform einer Wirbeleinbaufläche in Gestalt einer Scheibe;
Figur 8
eine Draufsicht auf die Rückseite der Scheibe nach Figur 7;
Figur 9
eine Draufsicht auf die Rückseite einer Wirbeleinbaufläche in Form einer deltaförmig gestalteten Scheibe und
Figur 10
in Schnittdarstellung eine weitere Ausführungsform einer scheibenförmigen Wirbeleinbaufläche.
Figur 1 zeigt einen Schnitt durch einen Teil einer Rauchgas-Entstickungsanlage mit einem Hauptströmungskanal 1 in einem nach oben aufsteigenden Arm und einem Reaktor 2 in einem nach unten weisenden Strömungsarm der Anlage. Der Reaktor 2 ist üblicherweise mit Katalysatoren 3 bestückt. Zum Betrieb der Anlage ist dem bei 4 in den Hauptströmungskanal 1 gelangenden Rauchgas NH3 oder NH4 OH beizumengen. Dies erfolgt über einen separaten Strömungskanal 5, der durch die Wand 6 des Hauptströmungskanals 1 hindurch geführt ist. Anschließend kommt es auf nachfolgend noch näher beschriebene Weise zu einem sehr schnellen Verteilen und damit Homogenisieren der Amoniak-Verbindung in dem Rauchgas, so daß bei dem anschließenden Einströmen in den Reaktor 2 die Amoniak-Verbindung völlig gleichmäßig in dem Rauchgasstrom verteilt ist.
Die Mischung der Medien erfolgt unter Verwendung mindestens einer in dem Hauptströmungskanal 1 angeordneten Einbaufläche 7. Bei der Einbaufläche 7 handelt es sich um eine so genannte "Wirbeleinbaufläche" zur Erzeugung von Vorderkantenwirbeln. Die frei umströmten, gegen die Strömung in dem Hauptströmungskanal 1 gerichteten Vorderkanten 8 der z.B. kreisscheibenförmig gestalteten Einbaufläche 7 weisen sowohl eine in Hauptströmungsrichtung 9, als auch eine quer hierzu verlaufende Komponente auf. Da ferner jede Einbaufläche 7 unter einem spitzen Winkel α zu der Hauptströmungsrichtung 9 in dem Strömungskanal 1 angeordnet ist, entstehen an jeder Vorderkante der Einbaufläche Wirbelfelder, welche sich stromabwärts kreiskegelförmig ausbreiten. Dabei wälzen sich die einzelnen Wirbel nach innen auf die Rückseite 10 der Einbaufläche 7 ab. Die an den einzelnen Vorderkanten 4 gebildeten Wirbel, von denen ein Wirbel in Figur 1 vereinfacht dargestellt ist, verhalten sich weitgehend stationär, verändern daher ihre Lage nicht. Jedes Wirbelfeld bildet durch seine Rotation eine Strömungskomponente quer zur Hauptströmungsrichtung 9 des Gases, die durch den damit verbundenen Impulsaustausch quer zur Strömungsrichtung eine gute Vermischung des Gasgemisches zur Folge hat.
Die genannten wirbelerzeugenden Eigenschaften der Einbaufläche 7 werden in Verbindung mit allen so genannten "Newtonschen Flüssigkeiten" erreicht, d.h. bei Gasen sowie bei solchen Fluiden, die sich in ihren strömungstechnischen Eigenschaften vergleichbar den Gasen verhalten.
Der vorzugsweise als Rohr gestaltete separate Strömungskanal 5 für den zweiten Gasstrom erstreckt sich bis in den Hauptströmungskanal 1 hinein und mündet dort im Bereich der der Zuströmung des ersten Gasstroms abgewandten Rückseite 10 der Einbaufläche 7. Über mehrere Streben 11 ist die Einbaufläche 7 gegenüber der Wand 6a des Hauptströmungskanals 1 so abgestützt, daß der Winkel α gegenüber der Hauptströmungsrichtung 9 zwischen 40° und 80° und vorzugsweise ca. 60° beträgt.
Bei der Ausführungsform nach Figur 1 ist der separate Strömungskanal 5 in Gestalt eines frei von der Wand 6 auskragenden Rohres auf der Rückseite 10 der Scheibe 7 zu dieser hingeführt, ohne die Scheibe 7 zu berühren. Die Austrittsöffnung 12 des separaten Strömungskanals 5 ist in etwa in Richtung der Hauptströmungsrichtung 9 gerichtet. Desweiteren läßt Figur 1 erkennen, daß sich die Austrittsöffnung 12 des zweiten Gasstroms auf Höhe der vorderen Hälfte der Scheibe bzw. Einbaufläche 7 befindet.
Auch die Ausführungsform nach Figur 2 läßt erkennen, daß sich die dort mehrfach vorhandenen Austrittsöffnungen 12 im Bereich der vorderen Hälfte der Einbaufläche 7 befinden. Bei dieser Ausführungsform ist der separate Strömungskanal 5 auf der Vorderseite der Einbaufläche 7 zu dieser hingeführt. Hierbei übernimmt das Rohr des separaten Strömungskanals 5 zugleich die statische Funktion einer der Streben 11. Diese Streben 11 befinden sich auf der Vorderseite der Einbaufläche 7, um das Entstehen der Wirbel auf deren Rückseite nicht zu beeinflussen.
Es ist möglich, zwecks Anpassung an die jeweiligen Betriebsbedingungen den Anstellwinkel α der Scheibe 7 gegenüber der Hauptströmungsrichtung 9 zu verändern, beispielsweise durch Veränderung der wirksamen Länge der Streben 11. Diese Änderung bzw. Einstellung kann auch während des Betriebes des Mischers erfolgen.
Figur 2 läßt ferner erkennen, daß der separate Strömungskanal 5 nicht unmittelbar in die Austrittsöffnungen 12 übergeht, vielmehr der über den Strömungskanal 5 zugeführte zweite Gasstrom zunächst in eine Kammer 13 gelangt, die auf der Rückseite der Einbaufläche 7 angeordnet ist. In der Außenseite der Kammer 13 befinden sich dann die Austrittsöffnungen 12.
In den Figuren 3 und 4 sind zwei mögliche Ausgestaltungen der Kammern 13 dargestellt, wobei im Fall der Figur 3 die Austrittsöffnungen 12 um die Mittellinie 14 der Scheibe 7 herum angeordnet sind, während sich bei der Ausführungsform nach Figur 4 die Austrittsöffnungen 12 auf zwei Gruppen beiderseits der Mittellinie 14 verteilen, um so nur in jene Bereiche auszuströmen, die von den linken bzw. von den rechten Vorderkantenwirbeln überstrichen werden.
Die Ausführungsform nach Figur 5 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Figur 4 durch zwei getrennte Strömungskanäle 5, über die zwei getrennte Gasströme in wiederum zwei getrennte Kammern 13a, 13b gelangen. Auf diese Weise ist es zum Beispiel möglich, zwei unterschiedliche Gasströme den im Hauptströmungskanal geführten Gasstrom zuzumischen. Die getrennten Kammern 13a, 13b können auch hintereinander liegen. Dies ist in Fig. 5a eingezeichnet.
In Figur 6 ist dargestellt, daß die Austrittsöffnung 12 der Kammer mit einem Umlenkblech 15 versehen werden kann, um so eine möglichst günstige Zuströmung des zweiten Gasstroms in den Bereich der gebildeten Vorderkantenwirbel zu erzielen.
Die Figuren 7 und 8 lassen erkennen, daß sich die Austrittsöffnungen 12 auch im Bereich der vorderen Stirnseite 16 der Kammer 13 befinden können. Auf diese Weise ergibt sich eine Ausströmung, die nahezu entgegengerichtet den sich an den Vorderkanten 8 bildenden Wirbelfeldern ist, wodurch es zu einer sehr frühen Vermischung kommt.
Im Rahmen der voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung waren die Einbauflächen 7 im wesentlichen kreisförmig oder auch elliptisch gestaltet. Die Figuren 9 und 10 lassen erkennen, daß die Einbaufläche auch die Gestalt eines deltaförmigen Dreiecks mit entgegen der Strömungsrichtung gerichteter Spitze aufweisen kann. Für den Austritt des zweiten Gasstroms kann ferner, wie Figur 10 erkennen läßt, eine zusätzliche Haube 16 mit über deren ganzen Umfang verteilten Austrittsöffnungen 12 verwendet werden. Die Haube 16 ist auf die auf der Rückseite der Scheibe 7 angeordnete Kammer 13 aufgesetzt, jedoch kann auch die Kammer 13 selbst haubenförmig gestaltet sein.
Die Figuren 2 bis 10 lassen schließlich erkennen, daß die Wände der Kammer 13, da diese senkrecht, zumindest jedoch im Winkel zu der Einbaufläche 7 angeordnet sind, die Einbaufläche 7 in Bezug auf Biegebelastungen verstärken können. Aus diesem Grunde schließen sich an die als Verteiler für den zweiten Gasstrom dienenden Kammern 13 weitere Kammern 17 an, die jedoch keine Verteilerfunktion oder strömungstechnische Funktion haben, sondern ausschließlich der Versteifung der Einbaufläche 7 dienen.
Bezugszeichenliste
1
Hauptströmungskanal
2
Reaktor
3
Katalysatoren
4
Eintritt
5
separater Stömungskanal
6
Wand
6a
Wand
7
Einbaufläche, Scheibe
8
Vorderkante
9
Hauptströmungsrichtung
10
Rückseite
11
Strebe
12
Austrittsöffnung
13
Kammer
13a
Kammer
13b
Kammer
14
Mittellinie
15
Umlenkblech
16
Haube
17
Kammer
α
Winkel

Claims (9)

  1. Mischer für die Mischung mindestens zweier Gasströme oder anderer Newtonscher Flüssigkeiten, mit einem von dem ersten Gasstrom durchströmten Hauptströmungskanal (1) mit einer darin angeordneten, die Strömung beeinflussenden Einbaufläche (7), wobei die Einbaufläche (7) eine wirbelerzeugende Scheibe mit frei umströmten, gegen die Strömung gerichteten Vorderkanten (8) ist, deren Verlauf sowohl eine in Hauptströmungsrichtung (9) des Gasstroms als auch eine quer hierzu verlaufende Komponente aufweist,
    gekennzeichnet durch einen separaten Strömungskanal (5) für den zweiten Gasstrom, der sich bis in den Hauptströmungskanal (1) hinein erstreckt und dort im Bereich der der Zuströmung des ersten Gasstroms abgewandten Rückseite (10) der Scheibe mündet.
  2. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Mündung des zweiten Gasstroms im Bereich der vorderen Hälfte der Einbaufläche (7) befindet.
  3. Mischer nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbaufläche (7) eine Kammer (13, 13a, 13b) aufweist, in die hinein der Strömungskanal (5) für den zweiten Gasstrom führt, und daß die Kammer (13, 13a, 13b), auf der der Zuströmung des ersten Gasstroms abgewandten Rückseite (10) der Einbaufläche (7) mit Austrittsöffnungen (12) versehen ist.
  4. Mischer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (13, 13a, 13b), mit Seitenwänden versehen ist, welche im Winkel zu der Einbaufläche (7) angeordnet sind und die Einbaufläche (7) gegenüber Biegebelastungen versteifen.
  5. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der separate Strömungskanal (5) auf der Vorderseite der Einbaufläche (7) zu dieser hingeführt ist.
  6. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der separate Strömungskanal (5) auf der Rückseite (10) der Einbaufläche (7) zu dieser hingeführt ist.
  7. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbaufläche (7) über Streben (11) in dem Hauptströmungskanal (1) abgestützt ist, von denen eine rohrförmig gestaltet ist und den separaten Strömungskanal (5) bildet.
  8. Mischer nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Verstellung des Anstellwinkels (α) der Einbaufläche (7) in Bezug auf die Hauptströmungsrichtung (9).
  9. Mischer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmöffnungen (12) getrennter Kammern (13a, 13b) hintereinander angeordnet sind.
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