EP1604731A1 - Mischkopf - Google Patents

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EP1604731A1
EP1604731A1 EP05011802A EP05011802A EP1604731A1 EP 1604731 A1 EP1604731 A1 EP 1604731A1 EP 05011802 A EP05011802 A EP 05011802A EP 05011802 A EP05011802 A EP 05011802A EP 1604731 A1 EP1604731 A1 EP 1604731A1
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EP
European Patent Office
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mixing head
head according
segments
flow
outlet
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Application number
EP05011802A
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English (en)
French (fr)
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EP1604731B1 (de
Inventor
Hermann Dr.-Ing. Hald
Markus Dipl.-Ing. Ortelt
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.)
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Original Assignee
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
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Filing date
Publication date
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Publication of EP1604731B1 publication Critical patent/EP1604731B1/de
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    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/20—Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams
    • B01F25/23—Mixing by intersecting jets
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    • 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
    • B01F25/3132—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit by using two or more injector devices
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    • B01F25/3132—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit by using two or more injector devices
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    • 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
    • B01F25/435—Mixing tubes composed of concentric tubular members

Definitions

  • the invention relates to a mixing head for supplying media to a Mixing room of a mixer.
  • Such mixing heads have the primary task in the supply of the Media in the mixing chamber the optimal mixture of components too to reach. This is the mixing heads known by mixing nozzles achieved, over which the media to be mixed are supplied
  • the invention is therefore based on the object, a mixing head for Feeding the media to a mixing room as easy to produce train.
  • the mixing head of at least two is constructed coaxially to an axis interlocking segments, that the at least two segments at least one distribution channel with an associated elongated outlet for a flow of a first medium and at least one distribution channel with an associated elongated outlet area for a flow of a second medium bounding wall areas and that the elongated outlet area for the first medium and the elongated outlet area for the second medium coaxial with each other and formed circumferentially at least in an angular range of 360 ° about the axis are.
  • the advantage of the solution according to the invention is the fact that this one Convenient concept creates that the media over at least two or more elongated outlet areas are supplied, so that the entire Structure of the mixing head can be significantly simplified.
  • the distribution channels can be used in the solution according to the invention in a simple way to run so that in these the media streams as subsonic or transonic or supersonic or hypersonic Media streams can be performed
  • Such a mixing head can be constructed in a particularly favorable manner by virtue of the fact that the segments extend in the direction of the axis and the distribution channels have wall areas bounded with the outlet areas and with these mesh with each other in the direction of the axis extending wall areas. This makes it possible to easily extend around the axis Outlet areas, in particular more than two such outlet areas to realize.
  • At least one outlet region the current of the first medium with a component towards the axis to exit leaves.
  • Another possibility provides that the at least one outlet area the Stream of the first medium with a component in the direction of the axis let go away.
  • Another possibility provides that the at least one outlet area the Stream of the first medium with a component in the direction of the axis emerge leaves.
  • the at least one outlet area the Second medium flow with one component in the direction of the axis to let escape.
  • Another possibility provides that the at least one outlet area the Second medium flow with one component in the direction of the axis let go away.
  • a further embodiment provides that the at least one Auslledge Scheme the flow of the second medium with a component in Leave direction of the axis.
  • a conceivable solution which is particularly advantageous if not immediately following the outlet area following combustion, provides that the flow of the first medium and the flow of the second Medium without crossing each other, so that there is the possibility exists, the mixture only at the greatest possible distance from the outlet areas to enter, especially when chemically with each other Reactive media is important.
  • the distribution channels closed around the axis are formed circumferentially and thus at one point of a distribution channel a supply of the respective medium can take place, which then circulates over the closed around the axis Distribute distribution channel particularly cheap.
  • the distribution channels substantially to At least 360 ° are formed spirally around the axis circumferentially.
  • the outlet regions can be formed. That's how it looks advantageous embodiment, that the outlet areas respectively closed around the axis are formed circumferentially.
  • outlet areas in each case by at least approximately 360 ° are formed spirally around the axis.
  • a particularly favorable solution provides that cross sections of the outlet areas by a mobility of at least parts of the segments relative are adjustable to each other.
  • Such mobility of the segments would be, for example, a relative rotation the same around the axis.
  • Another possibility of mobility of the segments for setting the Cross-sectional areas of the outlet areas is a movement of the segments relative to each other in the direction of the axis.
  • the segments at least in some areas form deformable, so that thereby also a setting the cross sections of the outlet areas is possible.
  • the axis is a central axis of the mixing head is.
  • the axis is a central axis of the mixing chamber.
  • the axis has an axis of symmetry with the same Symmetry is for each of the outlet areas, so that from the various Outlet areas exiting streams of the first and second medium always occur in the same symmetry and in the same symmetry in the mixing space enter.
  • the elongated outlet areas as elongated Slits be formed.
  • a particularly advantageous variant provides that the outlet through a media-pervious material region disposed along a path are formed.
  • Such a media-permeable material area can be defined by any type of form permeable material for the respective medium.
  • the permeable Material range, for example, by a material area with fine Channels, a material area with pores or a material area with any Be formed kind of spaces between the particles.
  • the mixing space limiting injector can in the simplest case a be flat surface. It is particularly favorable, however, if the mixing room limiting injector surface is a curved surface.
  • the injector surface delimiting the mixing chamber is even more advantageous is a curved surface, especially one seen from the mixing room is concave curved surface.
  • the injector surface as a surface having different regions, such as concave, convex, planar or cylindrical areas, which combined in each constellation to form the Injektor configuration can be.
  • the injector surface delimiting the mixing chamber is a dome-like curved surface.
  • Such a calotte-like vaulted surface allows a particularly favorable conclusion of the Mixing chamber with which advantageously suppresses mixing chamber instabilities to let.
  • an advantageous embodiment provides that the distribution channel with the associated outlet region by two successively arranged Segments is limited, that is not provided alone in a segment is, but through the composite successive Segments first formed in the mold.
  • Such a structure of the segments allows a particularly simple Manufacturability of the same.
  • At least one of the segments is the distribution channel bounded on one side with one of its wall sections.
  • a structurally particularly favorable design of the distribution channel provides that the distribution channel is formed in a wall region of one of the segments.
  • the outlet areas it is advantageous if at least one of the segments the outlet area on one side with a limited to its wall areas.
  • each segment comprises a jacket body and that the segments at least with partial sections their mantle body in the direction of the axis interlock.
  • Such a design of the segments allows a particularly simple and cost-effective production and thus a particularly simple and cost-effective design of the mixing head with a particularly simple management of Media to the outlet areas.
  • the jacket body does not extend to the injector surface extend and thus the outlet areas at a distance from the Injector lie, so that even before reaching the Injektoramide a Mixing of the media takes place.
  • a structurally particularly favorable solution provides that the jacket body extend to an injector surface of the mixing head.
  • the jacket body the distribution channel and form the outlet areas limiting wall surfaces.
  • the structure of the jacket body depends in particular on the course the outlet areas. So it is particularly advantageous if the sheath body as closed around the axis encircling body are formed.
  • Such about the axis rotating body can have any cross-sectional shapes exhibit.
  • cross-sectional shapes For example, polygonal, ellipsoidal, star-shaped or all other body shapes that are closed around an axis conceivable.
  • a particularly simple form provides that the jacket body to the axis have conically circumferential sections.
  • jacket body cylindrical have the axis extending portions, wherein such cylindrical to Axis extending sections not necessarily in cross-section circular cylindrical must be formed, but also elliptical, star-shaped or similar May have cross-sectional shapes.
  • sheath body spiral to the axis.
  • a mixing head according to the invention can be built up by that the segments are formed differently.
  • a particularly advantageous embodiment provides that one for the respective medium dense connection between the segments in one of the outlet region remote sealing region of the segments takes place. This is the possibility created in a particularly simple manner, the Sealing the segments in a thermal and during operation of the mixer Do not mechanically or only slightly loaded area of the segments run to be able to.
  • sealing area on the segments in a portion of the segments approximately opposite the outlet area is arranged.
  • connection the segments in the sealing area by a sealing element for the respective Medium is dense.
  • the segments are in vorteihafter way than for the respective Medium dense structure formed, which extends from the Abdicht Scheme up extends to the outlet, so that only by sealing the Segments relative to each other in the sealing the desired guidance of respective media from the respective distribution channel in the outlet area takes place without further seals are necessary.
  • the fixation region is preferably in an outlet region arranged approximately opposite part of the segments.
  • fixation area and the sealing area essentially coincide.
  • the supply area is close to the sealing area and / or fixing area, so that the possibility exists, the sealing area and / or the fixation area and in particular the entire Segments through the supplied medium in one for the functionality keep the same suitable temperature range, in particular to cool.
  • such a flow-determining element distributes the flow substantially uniform over the entire outlet area and otherwise can be with such a flow-determining element and by the flow discharged mass flow at a fixed pressure in the distribution channel define and thus can be with such a flow-determining element also the relative mass flows of the media to each other Define specified pressure in the respective distribution channel.
  • a particularly simple form of such a flow-determining element provides that this as a flow cross section for the flow of respective medium reducing element.
  • such a flow-determining element is designed such that that it has leading channels to the outlet.
  • such a flow-determining element has a flow-permeable structure in the direction of the outlet.
  • This structure may for example be porous or made of a material with between particles provided channels or spaces.
  • the flow-determining element a Determines flow direction of the current of the respective medium.
  • the flow setting member not only serves to set the mass flow itself and as even as possible Set mass flow over the entire outlet, but also still to define the flow direction of the respective medium.
  • the flow setting elements extend to the injector surface.
  • Such, for the respective medium permeable material for example a porous material or fine channels or spaces between particles having material.
  • the flow setting elements itself either from a massive body or even from a porous one Body be formed.
  • the distribution channel is relatively long and in terms of its cross-section limited, so over the length of the distribution channel, a pressure drop can occur.
  • a flow distribution element is provided, which is capable over the length of the distribution channel compensate occurring pressure drop and thus the flow setting element the respective medium with an over its extent in to provide substantial constant pressure.
  • Such a flow-determining element can also be a solid body with holes or channels, which in terms of their cross-section are adaptable to the pressure conditions that it is to balance.
  • such a flow-determining element made of a porous material, wherein for compensating a pressure gradient is preferably provided a pore gradient can be.
  • Such a structure of the segments creates the possibility of the shape of the Injector surface each determined by machining and thus, the shape of the injector to the conditions of the combustion chamber and to adjust the type of combustion in the mixing room. This can be done in particular be easily influenced on flow instabilities influence.
  • the flow setting elements are made of a machinable material, so that the Unit of the segments and the flow setting elements as Whole workable and thus also the entire Injektor configuration through Machining can be easily formed.
  • a machinable material can be made from a wide variety of materials Be made of materials. Such materials may be ceramic materials, Metals, foamed materials or mixed materials.
  • machinable material is a carbon or oxide fiber composite because carbon or oxide fiber composites are lightweight exhibit, are temperature resistant and can be easily edited.
  • the mixing chamber can be completely outside the mixing head.
  • the mixing space at least partially extends into the mixing head.
  • FIG. 1 illustrated embodiment of an inventive, as a whole with 10 designated mixing head is on a mixing chamber housing 12 attached, and forms with an injector 14 a conclusion a mixing chamber 16, so that from the injector 14 escaping media mix in the mixing chamber 16 and in a direction 18 to a graphically not shown outlet of the mixing chamber 16 out spread.
  • the mixing chamber housing 12 for example, a mixing head 10th facing end opening 20, to which in the one on the Opening 20 having end portion 22 of the mixing chamber housing 12 placed Mixing head 10 a reaching into the mixing head 10 and at least a portion of the mixing chamber 16 receiving recess 24 with the dome-like in the mixing head 10 hineinersummenden injector 14th connects, so that in total the mixing chamber 16 both in the mixing chamber housing 12 as well as in the mixing head 10 extends into it. It is also possible, the recess 24 in such a way that this the entire mixing space 16 receives and the mixing chamber housing 12 has only the outlet. In another variant, in extreme cases, even the outlet of Mixing head 10 may be included.
  • the mixing head 10 is formed of, for example, four segments 30a, 30b, 30c and 30d and a closure body 32, which by a holding device 34 are held together.
  • the segments 30a to 30d and the closure body 32 are coaxial with one another Center axis 36 and engage in the direction of the central axis 36 into each other.
  • segments 30a to 30d are identical Formed starting bodies and comprise an outer ring body 40 with a cylindrical to the central axis 36 extending outer ring 42 and a transverse to the central axis 36 extending annular bottom 44, which in a starting from the ring bottom 44 in the direction of the central axis 36 extending Sheath body 46 merges with a conical portion 47 of an integrally formed on the ring bottom 44 foot area 48 with increasing Extension extends in the direction of the central axis 36 and thereby tapers.
  • the jacket body 46 lies on a side facing away from the outer ring 42 Side of the ring bottom 44 and extends away from it to the extension of the outer ring 42.
  • the jacket body 46 comprises an inner surface facing the central axis 36 50 and one of the central axis 36 facing away from outer surface 52, wherein the Inner surface 50 and the outer surface 52 preferably parallel to each other and tapered to the central axis 36.
  • Each of the segments 30a to 30d is identical and coaxial with Center axis 36 is arranged. For this reason, the segments 30a to 30d are joined together in such a way that the various jacket bodies 46a to 46d mesh with the inner surface 50a of the shell body 46a the segment 30a of the outer surface 52b of the sheath body 46b of the next Segments 30b and so on.
  • each of the nearest ring body 40, for example, the Ring body 40b, with its underside 56, for example, the bottom 56b, is seated and tightly connected to the end face 54, so that a Sealing portion 55 of the segments 30 is formed.
  • Such a tight connection in the area of the end faces 54 and the undersides 56 can be by inserting a seal or attaching Gasket material reach, provided the segments 30 releasably with each other should be connected.
  • a tight connection in the sealing area 55 can also be used the mechanically fixed connection of the segments 30 in a fixation area 57, which simultaneously represents the sealing area 55, combine if a joining, that is, for example, a welding, soldering or gluing the segments 30 in the region of the end faces 54 and the lower sides 56th he follows.
  • each the segments 30a to 30d with a step 58, for example the step 58b, provided, which at the onset of this segment 30, for example the Segment 30b, in the previous segment 30, for example the Segment 30a, the outer ring 42 in the region of its inside, for example the inside 60a, engages behind and thus to a positive centering the segments 30 leads relative to each other.
  • a step 58 for example the step 58b, provided, which at the onset of this segment 30, for example the Segment 30b, in the previous segment 30, for example the Segment 30a, the outer ring 42 in the region of its inside, for example the inside 60a, engages behind and thus to a positive centering the segments 30 leads relative to each other.
  • Each of the annular body 40 is limited to the outer ring 42 and the ring bottom 44 a distribution channel 62, which in a direction perpendicular to the central axis 36 Level 64 lying closed and which circulates a feed area 65, which via a supply port 66, a medium or Oxidator can be supplied.
  • the distribution channel 62 open on a side facing away from the jacket body 46 and is at two successive segments 30 through the annular bottom 44 of the next Segments 30 on one's own ring bottom 44 opposite Side closed.
  • the distribution channel 62 is on its radial to the central axis 36 extending outside through the outer ring 42nd enclosed and bounded and on its inside by the shell body 46, for example, the sheath body 46b of the next segment limited.
  • a supplied via the supply port 66 in the medium Distribute distribution channel 62 around the central axis 36 circumferentially, from the Distribution channel 62 only escape through a gap 74, through it guided between the inner surface 50 of the respective to the segment 30, for example, the segment 30a belonging sheath body 46, for example of the sheath body 46a, and the outer surface 52 of the sheath body 46, for example, the sheath body 46b, the next segment 30, for example of the segment 30b, with a component in the direction of the central axis 36 of the mixing chamber 16 flows, in which case, as shown in Fig. 1, the medium from an outlet region 70 in the form of a stream 72, in Direction of the central axis 36 flows into the mixing chamber 16 flows.
  • the outlet region 70 preferably extends closed around circumferentially about the central axis 36 and lies in the injector 14, which delimits the mixing chamber 16 so that a central axis 36 enclosing Power 72 is created.
  • the next Segments 30 a flow setting element 80 is inserted, which is from the gap 74 delimiting inner surface 50 to this Gap 74 also delimiting outer surface 52 extends and out porous material or made of dense material with Duchlrawkanälen, that, as shown in Fig. 2, when assembling the segments 30 a to 30d between two consecutive sheath bodies 46, for example the sheath bodies 46a and 46b are used.
  • the Flow setting element 80 is still a mechanical support of Sheath body 46 relative to each other near the outlet regions 70th
  • the flow setting member 80 is formed so that it respectively on the inside 30 and the outside surface 52 of the successive ones Sheath body 46 abuts and arranged so that an end face 82 thereof in the outlet and thus also in the Injektor configuration 14, wherein in training the flow-determining element 80 of a porous material in the end face 82 are pores, from which then the respective medium in shape of the stream 72 exits.
  • the end face 82 of the flow-determining element 80 thus extends around the central axis 36 around and lies substantially completely in the Injector surface 14, wherein on both sides of the end face 82 of the flow-determining element 80 end faces 84, for example, the end faces 84 a of first segment 30a and 84b of the second segment 30b also in the Injector 14 and thus limit the end faces 84a and 84b of Sheath body 46a and 46b of the segments 30a and 30b, the outlet region 70th on both sides.
  • the flow-setting element 80 located in the intermediate space 74 has doing the task that the distribution channel 62 around the central axis 36 distributing medium with a predetermined mass flow around the Leave center axis 36 to emerge, so that substantially in each section the outlet region 70 associated with this distribution channel 62 is approximately the same predetermined mass flow of the respective medium in the distribution channel 62 emerges, so that a total of each of the outlet areas 70 around the Central axis 36 approximately identical and with respect to the entrained mass per Time unit determinable flows 72 in the direction of the central axis 36 out escape.
  • the flow setting member 80 thus provides a ring in this case the central axis 36 extending throttling of the available Flow cross section is.
  • the current exiting the outlet area 70a represents a current 72a
  • its mass flow through the porosity or permeability of the flow setting element 80 is set.
  • the two currents namely the current 72a and the current 72b, thus occur side by side from the injector 14, mix and mix in the Mixing room 16.
  • the distribution channel 62 c, the one medium and the Distributing channel 62 d supply the other medium, so that from the outlet areas 70c and 70d also a stream 72c and a stream 72d emerge, and mix in the mixing chamber 16 with each other.
  • outlet regions 70a, 70b, 70c and 70d are located around the central axis 36
  • the currents 72a and 72c and the currents 72b and 72d extend around it also around the central axis 36 circumferentially from the injector 14 from and all mix together, so that in the mixing chamber16 the mixing can be done.
  • the segments 30a to 30d will flow through them Media tempered, depending on the medium used Reheating or cooling of the segments 30a to 30d done by the media can.
  • the construction of the mixing head 10 takes place Nesting identical trained segments 30a to 30d with the between these lying flow setting elements 80a to 80d and subsequent shaping processing the same, for example by a machining operation, which causes the Sheath body 46a to 46d and the flow setting elements 80a to 80d eroded different degrees in the region of their end faces 84 and 82 be, so that in total then the recess 24 with the for the Injektor the 14 and optionally located in the mixing head 10 part of the mixing chamber 16 desired shape can be generated.
  • the end plate 94 is located on the end face 54d of the outer ring 42d and covers its distribution channel 62d on a ring bottom 44d opposite Page. Furthermore, the closure body 32 is also still limited an outer surface 98 of its conical portion 100, the distribution channel 62 d and is with this also on the flow-determining element 80d, so that this between the outer surface 98 of the conical portion 100 of End body 32 and the inner surface 50d of the sheath body 46d is located.
  • the closure body 32 extends with its conical portion 100 further to the injector 14 and forms with an end face 102 a inner area of the injector 14. Further, the closure body 32 is still provided with a central aperture 104 through which an injector 106 in this can be inserted to the injector 14 to the streams 72a and 72c exiting the injector surface 14 and streams 72b and 72d in the mixing chamber 16 still with a catalyst or another To displace the mixture component.
  • the segments 30a to 30d and also the closure body 32 preferably made of a temperature-resistant material, for example, metal or ceramic or a material containing fibers manufactured, however, for the respective media substantially gas-tight is trained.
  • a temperature-resistant fibers for example carbon fibers
  • comprehensive material for the segments 30 and the closure body 32 is, for example, in the Research Report 2001-17 Deutsches Zentrum Aerospace e.V., entitled “Fiber Ceramics for Hot Structures of reentry vehicles simulation, test and comparison with experimental flight data ", author: Hermann Hald, Institute for Structural and Design Research, ISSN 1434-8454.
  • the sheath body 46 of the segments 30 heat exchange and thus a Heat balance between in the adjacent spaces 74th guided media or heat exchange between the in prevent neighboring spaces from being kept in the media.
  • the material for making the segments 30 and the closure body 32 preferably also a thermal expansion neutral material at thermal gradients and thermal cycling the geometric relationships and the tightness between the individual parts to be able to maintain.
  • the flow setting elements 80a to 80d are also made a temperature-resistant media-permeable, for example, porous material produced.
  • the porous materials are preferably at least with the materials of Segments 30 heat expansion compatible, so that no thermal Problems with temperature gradients or thermal cycling occur.
  • the materials used are braids or felts of fiber materials, Metal oxides, foamed materials or ceramics, such as sintered ceramics or sintered metals, suitable.
  • a carbon fibers and carbon containing use porous material or similarly structured oxidic materials.
  • Such suitable materials are fiber ceramics of C / C, C / SiC, SiC / SiC or Al 2 O 3
  • a mixing head 10 2 shown in Figs. 5 and 6, those elements which are identical to those of the first embodiment, but with the same reference numerals are provided with index 2, so that with respect to the description of these elements in full Embodiments of the first embodiment can be made reference.
  • the segments 30a 2 to 30f 2 are not formed identically, but have a different shape, but each of these segments 30a 2 to 30f 2 has a ring body 40 2 , from which starting the shell body 46 2 with the conical section 47 2 extends in the direction of the central axis 36. 2
  • the conical sections 47 2 of the jacket bodies 46 2 do not run parallel to one another, but at least partially antiparallel to each other.
  • the flow setting elements 80 2 are adapted, each in the same manner as in the first embodiment between the conical sections 47 2 of the shell body 46 2 2 successive segments 30 2 lie.
  • the ring body 40 2 are formed such that they not only the ring bottom 44 2 and the outer ring 42 2 , but a ring bottom 44 2 opposite and integrally formed on the outer ring 42 2 annular flange 114, on then the next following ring body 42 2 rests.
  • the distribution channels are thus 62 2 is not the next succeeding annular body 40 2 and the next following casing body 46 2 to open, but only in the direction of the next casing body 46 2, which cooperates with the casing body 46 2 of the respective segment 30 2 to Interspace 74 2 to form, through which the one medium or the other medium in the direction of the respective outlet region 70 2 flow.
  • a flow distributor 116 is provided between the distribution channel 62 2 and the respective flow setting element 80 2 , which serves to optimize the distribution of the distribution channel 62 2 supplied medium via this distribution channel 62 2 , to a substantially uniform distribution of the medium to reach around the central axis 36 before the medium enters the flow setting element 80 2 .
  • the flow distributor 116 also serves to pre-flow set before the flow setting element.
  • sealing body 32 is formed to 2 in the second embodiment that this the last segment 30f 2 also overlaps with the integrally formed closure plate 94 rests on its annular flange 2 and 114f.
  • the holding means 34 2 in the second embodiment an outer shell 118 and a held on the outer casing 118 lower support ring 120 on which the first segment 30a 2 rests with the annular bottom 44a 2, wherein the outer casing 118 to the support ring by a clamping connection 122 is connected tensile strength.
  • a pressure ring 124 of the holding device 34 2 is provided, with which the closure body 32 is acted upon, which in turn acts on the annular flange 114f of the last segment 30f 2 .
  • the pressure ring 124 is fixedly connected to the outer shell 118 by a clamping connection 126.
  • a mixing head 10 3 of the invention only schematized shown in Fig. 7, the segments 30a 3 and 30b 3 and the closure body 32 3 is arranged so that from the discharge zones 70a 3 and 70b 3 exiting streams 72a 3 and 72b 3 in the direction of the central axis 36 are directed away and thus spread in the direction of an outer wall 130 of the mixing chamber 16, so that the mixing of the media takes place near the outer wall 130 of the mixing chamber 16.
  • the segments 30a 3 and 30b 3 are formed only by the conical portions 47a 3 and 47b 3 of the sheath bodies 46a 3 and 46b 3 .
  • the associated annular body 40 are not shown here, since only the illustration of the supply of media to the mixing chamber to be displayed.
  • the annular body 40 are formed, for example, similar to the first embodiment and close to the foot portions 48 at.
  • a fourth embodiment shown in Fig. 8 is based on the concept of the third embodiment, wherein the segments 30a 4 and 30b 4 have not only the conical portions 47a 4 and 47b 4 of the sheath bodies 46a 4 and 46b 4 , but subsequent thereto extending cylindrical portions 136a and 136b of the sheath bodies 46a 4 and 46b 4 .
  • the streams 72 a 4 and 72 b 4 are directed away from the central axis 36 in the direction of the outer wall 130 of the mixing space 16.
  • the segments 30a 4 and 30b 4 are interconnected in the region of their cylindrical portions 136a and 136b.
  • the segments 30a 4 and 30b 4 are connected via the holding device 34 4 with the closure body 32 4 , wherein the holding means 34 4, for example, on the segment 30a 4 engages and on the closure body 32 4 and the segment 30b 4 on the one hand via the end flange 139 against the segment 30a 4 is fixed, and is fixed on the end flange 139b at the terminal body 32. 4
  • Fig. 10 find different trained segments 30 use.
  • the segments 30a 6 and 30b 6 are formed to generate streams 72a 6 and 72b 6 which flow toward the central axis 36, while further segments 30d 6 and 30e 6 are designed in principle to provide streams 72d 6 and 72e 6 directed away from the central axis 36 so that the currents 72a 6 and 72b 6 as well as the currents 72d 6 and 72e 6 intersect.
  • the streams 72a 6 and 72b 6 carry one medium and the streams 72d e and 72e 6 the other medium.
  • the segments 30d 6, 30e 6 and the sealing body 32 6 in the same manner are connected to each other, as for example in connection with the fourth embodiment of FIG. 8 illustrates, while the segments 30a 6 30b 6 and 30c 6 are connected together in a manner which, for example, corresponds to the manner set forth in connection with the first embodiment.
  • a seventh exemplary embodiment illustrated in FIG. 11, it is likewise possible to generate intersecting streams of media, namely on the one hand the streams 72a 7 and 72b 7 and on the other hand 72c 7 and 72d 7 .
  • the segments 30a 8, provided with disc-shaped portions 142a, 142b and 142c 30b 8 and 30c 8, which outlet portions comprise 70a 8 and 70b 8, with respect to 36 8 directed to the central axis radially outwardly are so that also the exiting streams 72a 8 and 72b 8 spread substantially in the radial direction transverse to the central axis 36 8 .
  • the eighth embodiment corresponds to the arrangement of the cylindrical portions 140a 8 , 140b 8 and 140c 8 in principle the fourth embodiment of FIG. 8, but with the difference that take the place of the conical portions 47, the disc-shaped portions 142 and thus the exiting flows 72a 8 and 72b 8 are substantially radial to the central axis 36 8 .
  • cylindrical portions 140 a 8 to 140 c 8 are connected to each other in the same manner, as has been explained for example in connection with the fourth embodiment.
  • a ninth embodiment shown in Fig. 13, based on the basic principle in the fourth embodiment, with the difference that now the exiting streams 72 9 have an angle with the central axis 36 9 , which is smaller than 90 ° (Fig. 13) ,
  • cylindrical portions 140a 9 and 140b 9 are connected to each other in a similar manner as explained in connection with the fourth embodiment.
  • the segments 30a 10 and 30b 10 serve to generate streams 72a 10 and 72b 10 , which are directed approximately parallel to the central axis 36 10 and thus approximately parallel to the outer wall 130 10 enter the mixing chamber 16 10 .
  • Fig. 15 corresponds to the constructive Construction of the mixing head according to the first embodiment, shown in Fig. 1 to 4.
  • the flow-setting member 80 11 is formed of fibrous material, the orientation of the fibers being defined by sheets 143 of sheet material made of such fibers.
  • the layers 143 of the sheet extend in the eleventh embodiment, for example, parallel to an outer side 144 and an inner side 146 of the flow setting member 80 11 and around the central axis 36 11 , wherein in the layers 143 of the sheet material in the simplest case are approximately perpendicular to each other, that is in that the first fibers are circumferentially aligned about the central axis 36 11 with a first orientation direction 152 and the second fibers extend with a second orientation direction 154 in a plane group passing through the central axis 36 11 and at an angle to the central axis 36 11 .
  • a twelfth embodiment shown in Fig. 16 is also based on the constructive concept of the first embodiment of FIG. 1 to 4.
  • the individual layers 143 'of the fibrous material sheet are oriented so that they are parallel to planes passing through the central axis 36 12 and thus extend in an approximately radial direction to the central axis 36 12 .
  • the fibers in the first direction 152 ' run transversely to the outside 144 and the inner side 146 and in the second direction 154 'at an angle to the central axis 36 or parallel to the central axis.
  • the twelfth embodiment can be preferably made of individual in one Circumferentially 148 successive sectors 150 produce which be machined from a plate material, wherein the layers 143 ' approximately parallel to plate surfaces.
  • the layers 143 "of the fiber material sheet extend in perpendicular to the central axis 36 13 directed planes, so that the fibers in both the first direction 152 "and the second direction 154" are each aligned transversely to the central axis 36 13 .
  • the production of the segments 30 from raw bodies with tissues, UD-layers, Rovings or semi-finished products produced by suitable binders, for example Resins are glued together.
  • the segments 30a 14 and 30b 14 are constructed entirely of a porous body 160, which, however, on one side, for example, the outer surface 52 14 forming side 162, is compressed so that it the respective medium is impermeable.
  • the tightness can also be ensured by a coating.
  • the impermeable side 162 extends in each case along the jacket body 46 14 and also on an outer side of the annular body 40 14 to the end face 54 14 of the same, so that when assembling the segments 30 14, the respective medium can be out tightly sealed.
  • distribution channels 62a 14 and 62b 14 are still separated from each other since the next porous body 160, again at its side 162, is impermeable to the respective medium.
  • the flow-determining element 80 15 is formed as a solid or porous body, are passed through the holes 164 through which the respective medium can pass, the bores 164 to a cross-section reduction and, to compensate for Lead flow and allow a specification of the exiting mass flow.
  • the flow setting members 80 15 are insertable between the segments 30 in the same manner as in the first embodiment.
  • the flow setting member 80 16 is formed to have milled-in channels 168 on one side thereof in a solid or porous body thereof, which are open on one side and covered by a next-following segment 30.
  • the bores 164 or channels 168 according to the thirteenth or fourteenth Embodiment not only have the advantage that is characterized by the cross section allows the passing mass flow to be set in a simple manner, but also the advantage that the flow direction of the exiting Stream 72 is better set.
  • the segments 30a 17 and 30b 17 are formed in the same manner as in the second embodiment.
  • the outer rings 42a 17 and 42b 17 are formed of elastic material, so that the possibility exists by means of an adjusting device 170, which acts for example on the shell body 46a 17 , the shell body 46a 17 to move in the direction of the central axis 36 17th and, for example, thereby to move in the direction of the sheath body 46b 17 , so that a cross-sectional area of the outlet areas 70a 17 and 17b 17 is variably adjustable and thus the mass flow exiting therefrom is adjustable.
  • the outer rings 42a 17 and 42b 17 of a bellows which may be made of metal, and thus in the direction of the central axis 36 17 slidably.
  • outer rings 42a 17 and 42b, 17 is connected by a joint connection in the fixing portion 57 to each other 17, said fixing portion 57 17 simultaneously 55 17 illustrating the sealing region between the two segments 30a and 30b 17 17th
  • outer rings 42a 18 and 42b 18 are formed in the same way.
  • annular seal 172 in the eighteenth embodiment in the sealing region 55 18 which 30a 18 and 30b, 18 against each other to seal the segments, the segments 30a 18 and 30b, 18, for example clamped to one another by an unillustrated external retaining means 34, to obtain the necessary surface pressure around area of the ring seal 172.
  • the distance between adjacent shell bodies, for example, the shell bodies 46a 19 and 46b 19 vary in that one of the shell body, for example, the shell body 46b 19 relative to the shell body 46a 19 in the direction of Central axis 36 19 is displaceable, so that a distance A between the sheath bodies 46a 19 and 46b 19 can be reduced to a distance A ', provided that the sheath body 46b 19 from its in Fig. 20 shown in solid position further in the direction of the central axis 36 19 in the sheath body 46a 19 is pushed in and thus the distance A is reduced to the distance A ', so that thereby the flow cross-section and thus the mass flow is adjustable.
  • a sealing bellows 180 is provided between them, which allows the relative displacement of the shell body 46b 19 to the shell body 46a 19 and yet the gap 74a 19 between the two shell bodies 46a 19 and 46b 19 completes.
  • the segments in a twentieth embodiment shown in Fig. 24 are preferably contiguous segments, 30a 20 and 30b, 20, rigidly connected together and lying between these distribution channel 62a 20 is closed by a radially outer wall 180, which is also the segments 30a 20 and 30b 20 rigidly interconnects.
  • the distribution channel 62b 20, 30b between the segments 20 and 30c 20 to a distribution chamber 182 open, through which the supply of the medium is effected in these.
  • the segments 30c 20 and 30d 20 are rigidly connected to each other, so that the distribution space 62c 20 is also completed to the outside, while a partial channel 62 20 between the segment 30d 20 and the closure body 32 20 to the distribution chamber 182 is open.
  • the distribution channels 62 b and 62 d via the distribution chamber 182 also serving as a reservoir, while in the distribution channels 62a 20 and 62c 20 via a separate line 184, the medium is to be supplied, the line 184, for example, from a On one of the injector 14 20 opposite side feed chamber 186 goes out.
  • the line 184 flexible, there is in this embodiment, the possibility to move the segments interconnected 30a 20 and 30b, 20 relative to the segments 30c 20 and 30d 20 which are in turn connected firmly to one another and thus a Cross section of the outlet portions 70d 20 and 70b 20 to vary, while the outlet cross sections 70a 20 and 70c 20 are invariable in this case.
  • the two segments 30a 21 and 30b 21 are formed as helical bodies which engage with each other, wherein in each of the segments 30a 21 and 30b 21 a distribution channel 62a 21 or 62b 21 is provided, which also runs in the spiral-shaped body.
  • the two segments 30a 21 and 30b, 21 forming a spiral-shaped body are greater than or spirally wound about the central axis 36 21 equal to 360 ° wherein a flow setting member in each of the segments 30a 21 and 30b 21 from the respective distribution channel 62a 21, 62b 21 80a 21 and 80b 21 leads to an outlet 21 or 70a 70b 21 which Mischraum16 the facing 21 so that the exiting streams 72a and 21 72b 21 enter the Mischraum16 21 and shown there in known manner, a mixing.
  • the segments 30 21 are formed in multiple layers in the twenty-first embodiment, so that 21 respectively, a jacket body 'and 21 46b 21 and 46b' is on both sides of the flow setting member 80 46a 21 and 46a 21 are formed, which provides a gas-tight seal to the through the medium supplied to the respective distribution channel 62 to the outlet regions 70 21 to lead.

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Abstract

Um einen Mischkopf zur Zuführung der Medien zu einem Mischraum möglichst einfach herstellbar auszubilden, wird vorgeschlagen, daß der Mischkopf aus mindestens zwei koaxial zu einer Achse ineinandergreifenden Segmenten aufgebaut ist, daß die mindestens zwei Segmente mindestens einen Verteilkanal mit einem zugeordneten langgezogenen Auslaßbereich für einen Strom eines ersten Mediums und mindestens einen Verteilkanal mit einem zugeordneten langgezogenen Auslaßbereich für einen Strom eines zweiten Mediums begrenzende Wandbereiche aufweisen und daß der langgezogene Auslaßbereich für das erste Medium und der langgezogene Auslaßbereich für das zweite Medium koaxial zueinander und mindestens in einem Winkelbereich von 360° um die Achse umlaufend ausgebildet sind. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Mischkopf zur Zuführung von Medien zu einem Mischraum eines Mischers.
Derartige Mischköpfe haben die primäre Aufgabe, bei der Zuführung der Medien in den Mischraum die optimale Mischung der Komponenten zu erreichen. Dies wird bei den bislang bekannten Mischköpfen durch Mischdüsen erreicht, über welche die zu mischenden Medien zugeführt werden
Alle diese Verfahren haben jedoch den Nachteil, daß die konstruktive Ausführung des Mischkopfes komplex ist und daher auch komplexe und kostenaufwendige Herstellungs- und Montagetechniken erfordert.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Mischkopf zur Zuführung der Medien zu einem Mischraum möglichst einfach herstellbar auszubilden.
Diese Aufgabe wird bei einem Mischkopf der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Mischkopf aus mindestens zwei koaxial zu einer Achse ineinandergreifenden Segmenten aufgebaut ist, daß die mindestens zwei Segmente mindestens einen Verteilkanal mit einem zugeordneten langgezogenen Auslaßbereich für einen Strom eines ersten Mediums und mindestens einen Verteilkanal mit einem zugeordneten langgezogenen Auslaßbereich für einen Strom eines zweiten Mediums begrenzende Wandbereiche aufweisen und daß der langgezogene Auslaßbereich für das erste Medium und der langgezogene Auslaßbereich für das zweite Medium koaxial zueinander und mindestens in einem Winkelbereich von 360° um die Achse umlaufend ausgebildet sind.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, daß diese ein günstiges Konzept dadurch schafft, daß die Medien über mindestens zwei oder mehr langgezogene Auslaßbereiche zugeführt werden, so daß der gesamte Aufbau des Mischkopfes wesentlich vereinfacht werden kann.
Insbesondere ist bei der erfindungsgemäßen Lösung ein Transport der Medien in den Mischraum mit geringem konstruktiven Aufwand realisierbar, wobei die in den Verteilkanal eintretenden und zu den Auslaßbereichen strömenden Medien noch eine günstige Möglichkeit zur Temperierung der Segmente und gegebenenfalls der zu mischenden Medien eröffnen.
Insbesondere lassen sich bei der erfindungsgemäßen Lösung die Verteilkanäle in einfacher Weise so ausführen, daß in diesen die Medienströme als subsonische oder transsonische oder supersonische oder hypersonische Medienströme geführt werden können
Besonders günstig läßt sich ein derartiger Mischkopf dadurch aufbauen, daß die Segmente sich in Richtung der Achse erstreckende und die Verteilkanäle mit den Auslaßbereichen begrenzende Wandbereiche aufweisen und mit diesen sich in Richtung der Achse erstreckenden Wandbereichen ineinandergreifen. Damit besteht die Möglichkeit, in einfacher Weise um die Achse herum verlaufende Auslaßbereiche, insbesondere auch mehr als zwei derartiger Auslaßbereiche zu realisieren.
Ferner ist es günstig, um ausreichend Raum entweder für die Verteilkanäle oder die Auslaßbereiche zu schaffen, wenn die Segmente sich quer zu der Achse erstreckende und die Verteilkanäle mit den Auslaßbereichen begrenzende Wandbereiche aufweisen.
Hinsichtlich der Art der Wirkung der Auslaßbereiche auf den Strom des austretenden Mediums sind die unterschiedlichsten Möglichkeiten denkbar.
Eine Möglichkeit sieht vor, daß der mindestens eine Auslaßbereich den Strom des ersten Mediums mit einer Komponente in Richtung auf die Achse zu austreten läßt.
Eine andere Möglichkeit sieht vor, daß der mindestens eine Auslaßbereich den Strom des ersten Mediums mit einer Komponente in Richtung von der Achse weg austreten läßt.
Eine weitere Möglichkeit sieht vor, daß der mindestens eine Auslaßbereich den Strom des ersten Mediums mit einer Komponente in Richtung der Achse austreten läßt.
In gleicher Weise ist vorgesehen, daß der mindestens eine Auslaßbereich den Strom des zweiten Mediums mit einer Komponente in Richtung auf die Achse zu austreten läßt.
Eine weitere Möglichkeit sieht vor, daß der mindestens eine Auslaßbereich den Strom des zweiten Mediums mit einer Komponente in Richtung von der Achse weg austreten läßt.
Ferner sieht ein weiteres Ausführungsbeispiel vor, daß der mindestens eine Auslaßbereich den Strom des zweiten Mediums mit einer Komponente in Richtung der Achse austreten läßt.
Eine denkbare Lösung, welche insbesondere dann von Vorteil ist, wenn nicht unmittelbar auf den Auslaßbereich folgend eine Verbrennung erfolgen soll, sieht vor, daß der Strom des ersten Mediums und der Strom des zweiten Mediums kreuzungsfrei zueinander verlaufen, so daß damit die Möglichkeit besteht, die Mischung erst in einem möglichst großen Abstand von den Auslaßbereichen eintreten zu lassen, was insbesondere bei chemisch miteinander reagierenden Medien von Bedeutung ist.
Soll jedoch eine intensive Vermischung des Stroms des ersten Mediums und des Stroms des zweiten Mediums erfolgen, so ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß der Strom des ersten Mediums und der Strom des zweiten Mediums kreuzend zueinander verlaufen, so daß sich die beiden Ströme in einem geringen Abstand von den Auslaßbereichen vermischen.
Hinsichtlich des ersten Mediums und des zweiten Mediums sind die unterschiedlichsten Möglichkeiten denkbar.
Des weiteren bestehen hinsichtlich des Aggregatzustandes, in dem die Medien zugeführt werden, alle denkbaren Möglichkeiten. Beispielsweise ist es denkbar, eines der Medien flüssig und das andere gasförmig oder beide Medien flüssig oder beide Medien gasförmig zuzuführen, je nach dem, wie dies für die Führung der Medien in dem Mischkopf und die Verbrennung derselben in dem Mischraum am günstigsten ist.
Hinsichtlich der Führung der Verteilkanäle in dem Mischkopf sind die unterschiedlichsten Möglichkeiten denkbar. So ist beispielsweise vorgesehen, daß die Verteilkanäle geschlossen um die Achse umlaufend ausgebildet sind und somit an einer Stelle eines Verteilkanals eine Zufuhr des jeweiligen Mediums erfolgen kann, das sich dann über den geschlossen um die Achse umlaufenden Verteilkanal besonders günstig verteilen kann.
Alternativ hierzu ist vorgesehen, daß die Verteilkanäle im wesentlichen um mindestens 360° spiralförmig um die Achse umlaufend ausgebildet sind.
In gleicher Weise können die Auslaßbereiche ausgebildet sein. So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß die Auslaßbereiche jeweils geschlossen um die Achse umlaufend ausgebildet sind.
Alternativ dazu ist es denkbar, daß die Auslaßbereiche jeweils um mindestens ungefähr 360° spiralförmig um die Achse umlaufend ausgebildet sind.
Eine besonders günstige Lösung sieht dabei vor, daß Querschnitte der Auslaßbereiche durch eine Bewegbarkeit zumindest von Teilen der Segmente relativ zueinander einstellbar sind.
Eine derartige Bewegbarkeit der Segmente wäre beispielsweise eine Relativdrehung derselben um die Achse.
Eine andere Möglichkeit der Bewegbarkeit der Segmente zur Einstellung der Querschnittsflächen der Auslaßbereiche ist eine Bewegung der Segmente relativ zueinander in Richtung der Achse.
Es ist aber auch denkbar, beide Arten von Bewegungen miteinander zu kombinieren, um die Auslaßbereiche hinsichtlich ihres Querschnitts einstellbar zu gestalten.
Ergänzend hierzu ist es ferner noch denkbar, die Segmente zumindest in Teilbereichen deformierbar auszubilden, so daß dadurch ebenfalls eine Einstellung der Querschnitte der Auslaßbereiche möglich ist.
Hinsichtlich der Achse wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß die Achse eine Mittelachse des Mischkopfes ist.
Ferner ist vorgesehen, daß die Achse eine Mittelachse des Mischraums ist.
Besonders günstig ist es, wenn die Achse eine Symmetrieachse mit derselben Symmetrie für jeden der Auslaßbereiche ist, so daß die aus den verschiedenen Auslaßbereichen austretenden Ströme vom ersten und zweiten Medium stets in derselben Symmetrie auftreten und in derselben Symmetrie in den Mischraum eintreten.
Hinsichtlich der Ausbildung der Auslaßbereiche sind die unterschiedlichsten Möglichkeiten denkbar.
Im einfachsten Fall können die langgezogenen Auslaßbereiche als langgezogene Schlitze ausgebildet sein.
Besonders günstig ist es, wenn die langgezogenen Auslaßbereiche durch eine Vielzahl von längs einer Bahn angeordneten Auslaßöffnungen gebildet sind.
Eine besonders vorteilhafte Variante sieht vor, daß die Auslaßbereiche durch einen längs einer Bahn angeordneten mediendurchlässigen Materialbereich gebildet sind.
Ein derartiger mediendurchlässiger Materialbereich läßt sich durch jede Art von für das jeweilige Medium durchlässigem Material bilden. Der durchlässige Materialbereich kann beispielsweise durch einen Materialbereich mit feinen Kanälen, einen Materialbereich mit Poren oder ein Materialbereich mit jeglicher Art von Zwischenräumen zwischen den Partikeln gebildet sein.
Hinsichtlich der Lage der Auslaßbereiche zum Mischraum wurden bislang ebenfalls keine näheren Angaben gemacht. So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, daß die Auslaßbereiche nahe an einer einen Mischraum begrenzenden Fläche liegen können.
Besonders günstig ist es, wenn die Auslaßbereiche in einer den Mischraum begrenzenden Injektorfläche liegen.
Die den Mischraum begrenzende Injektorfläche kann im einfachsten Fall eine ebene Fläche sein. Besonders günstig ist es jedoch, wenn die den Mischraum begrenzende Injektorfläche eine gekrümmte Fläche ist.
Noch vorteilhafter ist es, wenn die den Mischraum begrenzende Injektorfläche eine gewölbte Fläche ist, insbesondere eine vom Mischraum aus gesehen konkav gewölbte Fläche ist.
Es sind aber komplexere Strukturen möglich, so ist es beispielsweise möglich, die Injektorfläche als Fläche auszubilden, die unterschiedliche Bereich aufweist, wie beispielsweise konkave, konvexe, ebene oder zylindrische Bereiche, die in jeder Konstellation miteinander zur Bildung der Injektorfläche kombiniert werden können.
Insbesondere um instationäre Zustände in dem Mischraum zu vermeiden, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die den Mischraum begrenzende Injektorfläche eine kalottenähnlich gewölbte Fläche ist. Eine derartige kalottenähnlich gewölbte Fläche ermöglicht einen besonders günstigen Abschluß des Mischraums mit welchem sich Mischrauminstabilitäten vorteilhaft unterdrücken lassen.
Hinsichtlich der Ausbildung des Verteilkanals mit dem jeweils zugeordneten Auslaßbereich im Zusammenhang mit den Segmenten wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.
So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß der Verteilkanal mit dem zugeordneten Auslaßbereich durch zwei aufeinanderfolgend angeordnete Segmente begrenzt ist, das heißt also nicht allein in einem Segment vorgesehen ist, sondern durch die zusammengesetzten aufeinanderfolgenden Segmente erst in der Form gebildet wird.
Ein derartiger Aufbau der Segmente ermöglicht eine besonders einfache Herstellbarkeit derselben.
Besonders günstig ist es, wenn mindestens eines der Segmente den Verteilkanal auf einer Seite mit einem seiner Wandbereiche begrenzt.
Ferner ist es günstig, wenn das dem mindestens einen Segment nächstliegende Segment den Verteilkanal mit einem seiner Wandbereiche begrenzt.
Eine konstruktiv besonders günstige Ausbildung des Verteilkanals sieht vor, daß der Verteilkanal in einen Wandbereich eines der Segmente eingeformt ist.
Auch hinsichtlich der Ausbildung der Auslaßbereiche ist es günstig, wenn mindestens eines der Segmente den Auslaßbereich auf einer Seite mit einem seiner Wandbereiche begrenzt.
Ferner ist es bei dieser Lösung besonders von Vorteil, wenn das dem mindestens einen Segment nächstliegende Segment den Auslaßbereich mit einem seiner Wandbereiche begrenzt.
Hinsichtlich der Ausbildung der Segmente selbst wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.
So sieht ein besonders günstiges Ausführungsbeispiel vor, daß jedes Segment einen Mantelkörper umfaßt und daß die Segmente zumindest mit Teilabschnitten ihrer Mantelkörper in Richtung der Achse ineinander greifen.
Eine derartige Ausbildung der Segmente ermöglicht eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung und somit einen besonders einfachen und kostengünstigen Aufbau des Mischkopfes bei besonders einfacher Führung der Medien zu den Auslaßbereichen.
Prinzipiell wäre es denkbar, daß sich die Mantelkörper nicht bis zur Injektorfläche erstrecken und somit auch die Auslaßbereiche im Abstand von der Injektorfläche liegen, so daß bereits vor Erreichen der Injektorfläche eine Vermischung der Medien stattfindet. Dies wäre beispielsweise dadurch möglich, daß zwischen den Auslaßbereichen und der Injektorfläche noch eine Schicht eines porösen Materials vorgesehen ist, das verhindert, daß die Mischung und/oder eine chemische Reaktion der Medien bis zu den Auslaßbereichen zurückwirkt.
Eine konstruktiv besonders günstige Lösung sieht jedoch vor, daß die Mantelkörper sich bis zu einer Injektorfläche des Mischkopfes erstrecken.
Insbesondere ist dabei vorgesehen, daß die Mantelkörper den Verteilkanal und die Auslaßbereiche begrenzende Wandflächen bilden.
Auch der Aufbau der Mantelkörper richtet sich insbesondere nach dem Verlauf der Auslaßbereiche. So ist es besonders günstig, wenn die Mantelkörper als geschlossen um die Achse umlaufende Körper ausgebildet sind.
Derartige um die Achse umlaufende Körper können beliebige Querschnittsformen aufweisen. Beispielsweise sind vieleckige, ellipsoide, sternförmige oder alle sonst möglichen um eine Achse geschlossen umlaufenden Körperformen denkbar.
Eine besonders einfache Form sieht vor, daß die Mantelkörper zur Achse konisch umlaufende Abschnitte aufweisen.
Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, daß die Mantelkörper zylindrische zur Achse verlaufende Abschnitte aufweisen, wobei derartige zylindrisch zur Achse verlaufende Abschnitte nicht zwingend im Querschnitt kreiszylindrisch ausgebildet sein müssen, sondern auch elliptische, sternförmige oder ähnliche Querschnittsformen aufweisen können.
Eine weitere günstige Möglichkeit sieht vor, daß die Mantelkörper spiralförmig zur Achse verlaufen.
Besonders günstig ist es bei allen derartigen, um eine Achse herum verlaufenden Lösungen, daß dabei in einfacher Weise ein koaxial zur Achse angeordneter weiterer Injektor, beispielsweise für einen Katalysator oder eine weitere Mischungskomponente integriert werden kann, da dieser Raum problemlos freigehalten werden kann.
Hinsichtlich der Ausbildung der Segmente selbst wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.
Beispielsweise läßt sich ein erfindungsgemäßer Mischkopf dadurch aufbauen, daß die Segmente unterschiedlich ausgebildet sind.
Konstruktiv und fertigungstechnisch besonders günstig ist es jedoch, wenn die Segmente aus identischen Ausgangskörpern hergestellt sind, so daß ausgehend von den identischen Ausgangskörpern diese zum Mischkopf zusammengesetzt werden können.
Eine derartige Herstellung des Mischkopfes aus identischen Ausgangskörpern für die Segmente erfordert je nach Ausbildung der Injektorfläche keine Bearbeitung oder eine Bearbeitung der Ausgangskörper, wobei die Bearbeitung der Ausgangskörper entweder vor dem Zusammensetzen derselben erfolgen kann oder nach dem Zusammensetzen.
Dabei hat ein Bearbeiten der Segmente nach dem Zusammensetzen der identischen Ausgangskörper den Vorteil, daß dadurch in besonders einfacher Weise die Injektorflächen mit der gewünschten Präzision hergestellt werden können.
Des weiteren wurden im Zusammenhang mit der bisherigen Erläuterung der einzelnen Ausführungsbeispiele keine näheren Angaben zu der Abdichtung der Segmente relativ zueinander gemacht.
So sieht ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß eine für das jeweilige Medium dichte Verbindung zwischen den Segmenten in einem von dem Auslaßbereich entfernt liegenden Abdichtbereich der Segmente erfolgt. Damit ist in besonders einfacher Weise die Möglichkeit geschaffen, die Abdichtung der Segmente in einem beim Betrieb des Mischers thermisch und mechanisch nicht oder nur wenig belasteten Bereich der Segmente Ausführen zu können .
Besonders günstig ist es dabei, wenn der Abdichtbereich an den Segmenten in einem dem Auslaßbereich ungefähr gegenüberliegenden Teil der Segmente angeordnet ist.
Ferner wurden im Zusammenhang mit den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen hinsichtlich der dichten Verbindung der Segmente miteinander keinerlei nähere Angaben gemacht. So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß die Verbindung der Segmente im Abdichtbereich durch Fügen erfolgt.
Eine andere alternative aber vorteilhafte Lösung sieht vor, daß die Verbindung der Segmente im Abdichtbereich durch ein Abdichtelement für das jeweilige Medium dicht ausgebildet ist.
Des weiteren sind die Segmente in vorteihafter Weise als für das jeweilige Medium dichtes Gebilde ausgebildet, welches sich von dem Abdichtbereich bis zu dem Auslaßbereich erstreckt, so daß ausschließlich durch Abdichten der Segmente relativ zueinander im Abdichtbereich die gewünschte Führung der jeweiligen Medien von dem jeweiligen Verteilkanal in den Auslaßbereich erfolgt, ohne das weitere Abdichtungen notwendig sind.
Außerdem wurde im Zusammenhang mit den bislang beschriebenen Ausführungsbeispielen nichts über eine mechanische Fixierung der Segmente relativ zueinander ausgesagt.
Eine vorteilhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lösung sieht daher vor, daß eine mechanische Fixierung der Segmente relativ zueinander in einem von dem Auslaßbereich entfernt liegenden Fixierungsbereich der Segmente erfolgt.
Der Fixierungsbereich ist dabei vorzugsweise in einem dem Auslaßbereich ungefähr gegenüberliegenden Teil der Segmente angeordnet.
Damit besteht auch die Möglichkeit, die Fixierung der Segmente relativ zueinander in einem thermisch und mechanisch gering belasteten Teil derselben auszuführen, so daß dadurch auch die Ausführung der Verbindungstechnik vereinfacht erfolgen kann.
Besonders günstig ist es dabei, wenn der Fixierungsbereich und der Abdichtbereich im wesentlichen zusammenfallen.
Darüber hinaus ist vorzugsweise noch vorgesehen, daß eine Zufuhr des jeweiligen Mediums in einem vom Auslaßbereich entfernt liegenden Zufuhrbereich des Verteilkanals erfolgt.
Zweckmäßigerweise liegt dabei der Zufuhrbereich nahe dem Abdichtbereich und/oder Fixierungsbereich, so daß die Möglichkeit besteht, den Abdichtbereich und/oder den Fixierungsbereich und insbesondere auch die gesamten Segmente durch das zugeführte Medium in einem für die Funktionsfähigkeit desselben geeigneten Temperaturbereich zu halten, insbesondere zu kühlen.
Ferner wurden im Zusammenhang mit der bisherigen Erläuterung der einzelnen Ausführungsbeispiele keine näheren Angaben zur eindeutigen Festlegung der Strömung gemacht, die notwendig ist, um stabile Mischungsverhältnisse zu erhalten.
Aus diesem Grund ist bei einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß zwischen dem Verteilkanal und dem Auslaßbereich ein Strömungsfestlegungselement angeordnet ist.
Ein derartigen Strömungsfestlegungselement verteilt einerseits die Strömung im wesentlichen gleichmäßig über den gesamten Auslaßbereich und im übrigen läßt sich mit einem derartigen Strömungsfestlegungselement auch der durch die Strömung ausgetragene Massenstrom bei festgelegtem Druck im Verteilkanal definieren und somit lassen sich mit einem derartigen Strömungsfestlegungselement auch die relativen Massenströme der Medien zueinander bei vorgegebenen Druck im jeweiligen Verteilkanal festlegen.
Eine besonders einfache Form eines derartigen Strömungsfestlegungselements sieht vor, daß dieses als ein einen Strömungsquerschnitt für den Strom des jeweiligen Mediums reduzierendes Element ist.
Im einfachsten Fall ist ein derartiges Strömungsfestlegungselement so ausgebildet, daß es zum Auslaßbereich führende Kanäle aufweist.
Alternativ dazu ist denkbar, daß ein derartiges Strömungsfestlegungselement eine in Richtung des Auslaßbereichs strömungsdurchlässige Struktur aufweist. Diese Struktur kann beispielsweise porös sein oder aus einem Material mit zwischen Partikeln vorgesehenen Kanälen oder Zwischenräumen.
Ferner ist bei Einsatz eines derartigen Strömungsfestlegungselements zweckmäßigerweise vorgesehen, daß das Strömungsfestlegungselement eine Strömungsrichtung des Stroms des jeweiligen Mediums festlegt.
Das heißt, daß in diesem Fall das Strömungsfestlegungselement nicht nur dazu dient, dem Massenstrom selbst festzulegen und einen möglichst gleichmäßigen Massenstrom über den gesamten Auslaßbereich festzulegen, sondern auch noch die Strömungsrichtung des jeweiligen Mediums zu definieren.
Hinsichtlich der Anordnung der Strömungsfestlegungselemente wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. Besonders effizient wirken derartige Strömungsfestlegungselemente, wenn diese zwischen zwei aufeinanderfolgenden Mantelkörpern angeordnet sind und somit das zwischen diesen Mantelkörpern strömende Medium führen.
Um eine möglichst wirksame Festlegung der Strömungsverhältnisse im Mischraum zu erhalten, ist zweckmäßigerweise vorgesehen, daß die Strömungsfestlegungselemente sich bis zu der Injektorfläche erstrecken.
Hinsichtlich des Aufbaus eines derartigen Strömungsfestlegungselements wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, daß die Strömungsfestlegungselemente aus einem für das jeweilige Medium durchlässigen Material hergestellt sind.
Ein derartiges, für das jeweilige Medium durchlässiges Material ist beispielsweise ein poröses Material oder ein feine Kanäle oder Zwischenräume zwischen Partikeln aufweisendes Material.
Alternativ dazu ist vorgesehen, daß die Strömungsfestlegungselemente Durchbrüche aufweisen.
Derartige Durchbrüche können in den Strömungsfestlegungselementen vorgesehene Kanäle oder Bohrungen sein.
Dabei können beispielsweise in diesem Fall die Strömungsfestlegungselemente selbst entweder aus einem massiven Körper oder auch aus einem porösen Körper ausgebildet sein.
Hinsichtlich der Fixierung der Strömungsfestlegungselemente wurden im Zusammenhang mit den bisherigen Ausführungsbeispielen ebenfalls keine näheren Angaben gemacht. So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, daß das jeweilige Strömungsfestlegungselement sich mindestens an einem der Mantelkörper abstützt.
Besonders günstig ist es jedoch, wenn das jeweilige Strömungsfestlegungselement sich auf gegenüberliegenden Seiten jeweils an einem der an dieses angrenzenden Mantelkörper abstützt.
Zur Regelung eines Massenstroms des jeweiligen Medium ist es außerdem denkbar, das Strömungsfestlegungselement als elastisches Element auszubilden, wobei dessen Strömungsquerschnitt für das jeweilige Medium durch Deformation des Strömungsfestlegungselements einstellbar ist.
Im Zusammenhang mit der bisherigen Erläuterung der einzelnen Ausführungsformen wurde bislang bei dem Strömungsfestlegungselement davon ausgegangen, daß dieses an jeder Stelle mit Medium unter demselben Druck gespeist wird.
Ist jedoch der Verteilkanal relativ lang und hinsichtlich seines Querschnitts begrenzt, so kann über die Länge des Verteilkanals ein Druckabfall auftreten.
Aus diesem Grund ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß zwischen dem Verteilkanal und dem Strömungsfestlegungselement ein Strömungsverteilelement vorgesehen ist, welches in der Lage ist, den über die Länge des Verteilkanals auftretenden Druckabfall zu kompensieren und somit dem Strömungsfestlegungselement das jeweilige Medium mit einem über dessen Ausdehnung im wesentlichen konstanten Druck zur Verfügung zu stellen.
Ein derartiges Strömungsfestlegungselement kann dabei ebenfalls ein massiver Körper mit Bohrungen oder Kanälen sein, die hinsichtlich ihres Querschnitts an die Druckverhältnisse, die es auszugleichen gilt, anpassbar sind.
Alternativ dazu ist es aber auch denkbar, ein derartiges Strömungsfestlegungselement aus einem porösen Material herzustellen, wobei zum Kompensieren eines Druckgradienten vorzugsweise ein Porengradient vorgesehen werden kann.
Hinsichtlich des Materials für die Ausbildung der Segmente wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, daß die Segmente in ihren an die Auslaßbereiche angrenzenden Abschnitten aus einem spanabhebend bearbeitbaren Material sind.
Ein derartiger Aufbau der Segmente schafft die Möglichkeit, die Form der Injektorfläche jeweils durch spanabhebende Bearbeitung festzulegen und somit die Form der Injektorfläche an die Gegebenheiten des Brennraums und die Art der Verbrennung im Mischraum anzupassen. Damit kann in besonders einfacher Weise auf Strömungsinstabilitäten Einfluß genommen werden.
Insbesondere besteht bei dieser Lösung die Möglichkeit, die Injektorfläche so zu gestalten und auf den Mischraum derart Einfluß zu nehmen, das Verbrennungsinstabilitäten oder sogenannte Totwasserräume reduziert oder sogar vermieden werden können.
Ferner ist es auch zweckmäßig, wenn auch die Strömungsfestlegungselemente aus einem spanabhebend bearbeitbaren Material hergestellt sind, so daß die Einheit aus den Segmenten und den Strömungsfestlegungselementen als Ganzes bearbeitbar ist und somit auch die gesamte Injektorfläche durch spanabhebende Bearbeitung in einfacher Weise geformt werden kann.
Günstig ist es hierbei, wenn das spanabhebend bearbeitbare Material mit der bei der Bearbeitung entstehenden Oberfläche den Mischraum begrenzt, so daß keinerlei weitere Bearbeitungen notwendig sind.
Ein spanabhebend bearbeitbares Material kann aus unterschiedlichsten Materialien hergestellt sein. Derartige Materialien können Keramikmaterialien, Metalle, geschäumte Werkstoffe oder Mischwerkstoffe sein.
Besonders zweckmäßig für den Einsatz in einem Mischkopf ist es, wenn das spanabhebend bearbeitbare Material ein Kohlenstoff- oder Oxidfaserverbundkörper ist, da Kohlenstoff- oder Oxidfaserverbundkörper ein geringes Gewicht aufweisen, temperaturfest sind und einfach bearbeitet werden können.
Im Rahmen der bisherigen Erläuterung der einzelnen Ausführungsformen wurde nicht näher auf die Anordnung des Mischraums relativ zum Mischkopf eingegangen.
So kann der Mischraum vollständig außerhalb des Mischkopfes liegen.
Günstig ist es jedoch bei einer Ausführungsform, wenn sich der Mischraum zumindest teilweise in den Mischkopf hinein erstreckt.
Besonders zweckmäßig läßt sich dies dann realisieren, wenn sich der Mischraum in eine in dem Mischkopf eingeformte Ausnehmung hinein erstreckt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1
einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mischkopfes;
Fig. 2
eine Darstellung von Ausgangskörpern für in dem erfindungsgemäßen Mischkopf gemäß Fig. 1 eingesetzte Segmente mit Strömungsfestlegungselementen zwischen diesen Segmenten;
Fig. 3
eine Darstellung ähnlich Fig. 1 der in Fig. 2 dargestellten zusammengesetzten und mechanisch zur Bildung einer Injektorfläche bearbeiteten Segmente längs Linie 3-3 in Fig. 4;
Fig. 4
eine Draufsicht in Richtung des Pfeils X in Fig. 4;
Fig. 5
einen Schnitt ähnlich Fig. 1 durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mischkopfes;
Fig. 6
einen Schnitt längs Linie 6-6 in Fig. 5;
Fig. 7
eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Mischkopfes;
Fig. 8
eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Mischkopfes;
Fig. 9
eine schematische Darstellung eines fünften Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Mischkopfes;
Fig. 10
eine schematische Darstellung eines sechsten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Mischkopfes;
Fig. 11
eine schematische Darstellung eines siebten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Mischkopfes;
Fig. 12
eine schematische Darstellung eines achten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Mischkopfes;
Fig. 13
eine schematische Darstellung eines neunten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Mischkopfes;
Fig. 14
eine schematische Darstellung eines zehnten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Mischkopfes;
Fig. 15
eine ausschnittsweise Darstellung eines Strömungsfestlegungselements bei einem elften Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mischkopfes;
Fig. 16
eine schematische Darstellung eines Strömungsfestlegungselements bei einem zwölften Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mischkopfes;
Fig. 17
eine schematische Darstellung eines Strömungsfestlegungselements bei einem dreizehnten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mischkopfes;
Fig. 18
eine ausschnittsweise Darstellung zweier Segmente mit integriertem Strömungsfestlegungselement bei einem vierzehnten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mischkopfes;
Fig. 19
eine schematische Darstellung eines Strömungsfestlegungselements bei einem fünfzehnten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mischkopfes;
Fig. 20
eine schematische Darstellung eines Strömungsfestlegungselements bei einem sechzehnten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mischkopfes;
Fig. 21
eine schematische Darstellung zweier Segmente eines siebzehnten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Mischkopfes;
Fig. 22
eine schematische Darstellung eines achtzehnten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Mischkopfes;
Fig. 23
eine schematische Darstellung zweier Segmente eines neunzehnten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Mischkopfes;
Fig. 24
eine schematische Darstellung eines zwanzigsten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Mischkopfes und
Fig. 25
eine perspektivische schematische Darstellung eines einundzwanzigsten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Mischkopfes.
Ein erstes, in Fig. 1 dargestelltes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen, als Ganzes mit 10 bezeichneten Mischkopfes ist auf ein Mischraumgehäuse 12 aufgesetzt, und bildet mit einer Injektorfläche 14 einen Abschluß eines Mischraums 16, so daß aus der Injektorfläche 14 austretende Medien sich in dem Mischraum 16 mischen und sich in einer Richtung 18 zu einem zeichnerisch nicht dargestellten Auslaß des Mischraums 16 hin ausbreiten.
Hierzu weist das Mischraumgehäuse 12 beispielsweise eine dem Mischkopf 10 zugewandte endseitige Öffnung 20 auf, an welche sich bei dem auf einen die Öffnung 20 aufweisenden Endbereich 22 des Mischraumgehäuses 12 aufgesetztem Mischkopf 10 eine in den Mischkopf 10 hineinreichende und zumindest einen Teil des Mischraums 16 aufnehmende Ausnehmung 24 mit der sich kalottenähnlich in dem Mischkopf 10 hineinerstreckenden Injektorfläche 14 anschließt, so daß sich insgesamt der Mischraum 16 sowohl im Mischraumgehäuse 12 als auch in den Mischkopf 10 hinein erstreckt. Es ist aber auch möglich, die Ausnehmung 24 so auszubilden, daß diese den gesamten Mischraum 16 aufnimmt und das Mischraumgehäuse 12 nur den Auslaß aufweist. Bei einer weiteren Variante könnte im Extremfall auch noch der Auslaß vom Mischkopf 10 mit umfaßt sein.
Der Mischkopf 10 ist gebildet aus beispielsweise vier Segmenten 30a, 30b, 30c und 30d und einem Abschlußkörper 32, die durch eine Halteeinrichtung 34 zusammengehalten sind.
Die Segmente 30a bis 30d und der Abschlußkörper 32 sind koaxial zu einer Mittelachse 36 angeordnet und greifen in Richtung der Mittelachse 36 ineinander.
Wie in Fig. 2 dargestellt, sind dabei die Segmente 30a bis 30d aus identischen Ausgangskörpern gebildet und umfassen einen äußeren Ringkörper 40 mit einem zylindrisch zur Mittelachse 36 verlaufenden Außenring 42 und einem quer zur Mittelachse 36 verlaufenden Ringboden 44, welcher in einen sich ausgehend von dem Ringboden 44 in Richtung der Mittelachse 36 erstreckenden Mantelkörper 46 übergeht, der sich mit einem konischen Abschnitt 47 von einem an den Ringboden 44 angeformten Fußbereich 48 mit zunehmender Erstreckung in Richtung der Mittelachse 36 erstreckt und sich dabei verjüngt. Der Mantelkörper 46 liegt dabei auf einer dem Außenring 42 abgewandten Seite des Ringbodens 44 und erstreckt sich von diesem weg entgegengesetzt zur Erstreckung des Außenrings 42.
Der Mantelkörper 46 umfaßt dabei eine der Mittelachse 36 zugewandte Innenfläche 50 und eine der Mittelachse 36 abgewandte Außenfläche 52, wobei die Innenfläche 50 und die Außenfläche 52 vorzugsweise parallel zueinander und konisch zur Mittelachse 36 verlaufen.
Jedes der Segmente 30a bis 30d ist identisch ausgebildet und koaxial zur Mittelachse 36 angeordnet. Aus diesem Grund können die Segmente 30a bis 30d derart zusammengefügt werden, daß die verschiedenen Mantelkörper 46a bis 46d ineinandergreifen, wobei die Innenfläche 50a des Mantelkörpers 46a des Segments 30a der Außenfläche 52b des Mantelkörpers 46b des nächstfolgenden Segments 30b zugewandt ist usw.. Ferner sind die Segmente 30a bis 30d derart zusammensetzbar, daß auf einer dem Mantelkörper 46 abgewandten Stirnseite 54 des jeweiligen Ringkörpers 40, beispielsweise auf der Stirnseite 54a, der jeweils nächstliegende Ringkörper 40, beispielsweise der Ringkörper 40b, mit seiner Unterseite 56, beispielsweise der Unterseite 56b, aufsitzt und mit der Stirnseite 54 dicht abschließend verbindbar ist, so daß ein Abdichtbereich 55 der Segmente 30 entsteht.
Eine derart dichte Verbindung im Bereich der Stirnseiten 54 und der Unterseiten 56 läßt sich durch Einsetzen einer Dichtung oder Anbringen von Dichtungsmaterial erreichen, sofern die Segmente 30 lösbar miteinander verbunden sein sollen.
Alternativ dazu läßt sich eine dichte Verbindung im Abdichtbereich 55 auch mit der mechanisch festen Verbindung der Segmente 30 in einem Fixierungsbereich 57, welcher gleichzeitig den Abdichtbereich 55 darstellt, kombinieren, wenn ein Fügen, das heißt beispielsweise ein Verschweißen, Löten oder Verkleben der Segmente 30 im Bereich der Stirnseiten 54 und der Unterseiten 56 erfolgt.
Dies führt dazu, daß der Mantelkörper 46 dieses nächstfolgenden Segments, beispielsweise des Segments 30b, sich parallel jedoch im Abstand zum Mantelkörper 46 des vorausgehenden Segments, beispielsweise des Segments 30a, erstreckt, so daß zwischen beiden Mantelkörpern 46a, 46b ein Zwischenraum verbleibt, wie in Fig. 3 nochmals exemplarisch dargestellt.
Zur besseren Fixierung der Segmente 30a bis 30d relativ zueinander, ist jedes der Segmente 30a bis 30d mit einer Stufe 58, beispielsweise der Stufe 58b, versehen, welche beim Einsetzen dieses Segments 30, beispielsweise des Segments 30b, in das vorhergehende Segment 30, beispielsweise das Segment 30a, den Außenring 42 im Bereich seiner Innenseite, beispielsweise der Innenseite 60a, hintergreift und somit zu einer formschlüssigen Zentrierung der Segmente 30 relativ zueinander führt.
Jeder der Ringkörper 40 begrenzt mit dem Außenring 42 und dem Ringboden 44 einen Verteilkanal 62, welcher in einer zur Mittelachse 36 senkrecht verlaufenden Ebene 64 liegend geschlossen umläuft und welcher einen Zufuhrbereich 65 aufweist, welcher über eine Zufuhröffnung 66 ein Medium oder Oxidator zuführbar ist. In jedem der Segmente 30a bis 30d ist der Verteilkanal 62 auf einer dem Mantelkörper 46 abgewandten Seite offen und wird bei zwei aufeinanderfolgenden Segmenten 30 durch den Ringboden 44 des nächstfolgenden Segments 30 auf einer dem eigenen Ringboden 44 gegenüberliegenden Seite verschlossen. Ferner wird der Verteilkanal 62 auf seiner radial zur Mittelachse 36 verlaufenden Außenseite durch den Außenring 42 umschlossen und begrenzt und auf seiner Innenseite durch den Mantelkörper 46, beispielsweise den Mantelkörper 46b des nächstfolgenden Segments begrenzt.
Somit kann sich ein über die Zufuhröffnung 66 zugeführtes Medium in dem Verteilkanal 62 rings um die Mittelachse 36 umlaufend verteilen, aus dem Verteilkanal 62 jedoch nur über einen Zwischenraum 74 entweichen, durch den es geführt zwischen der Innenfläche 50 des jeweiligen zum Segment 30, beispielsweise dem Segment 30a, gehörenden Mantelkörpers 46, beispielsweise des Mantelkörpers 46a, und der Außenfläche 52 des Mantelkörpers 46, beispielsweise des Mantelkörpers 46b, des nächstfolgenden Segments 30, beispielsweise des Segments 30b, mit einer Komponente in Richtung der Mittelachse 36 des Mischraums 16 strömt, wobei in diesem Fall, wie in Fig. 1 dargestellt, das Medium aus einem Auslaßbereich 70 in Form eines Stroms 72, in Richtung der Mittelachse 36 in den Mischraum16 strömend austritt.
Der Auslaßbereich 70 erstreckt sich dabei vorzugsweise geschlossen rings umlaufend um die Mittelachse 36 und liegt in der Injektorfläche 14, welche den Mischraum16 begrenzt, so daß auch ein die Mittelachse 36 umschließender Strom 72 entsteht.
Um ein gleichmäßiges Austreten des jeweiligen Mediums rings um die Mittelachse 36 zu ermöglichen, ist in dem Zwischenraum 74 zwischen der Innenfläche 50, beispielsweise der Innenfläche 50a, des einen Segments 30 und der Außenfläche 52, beispielsweise der Außenfläche 52b, des nächstfolgenden Segments 30 ein Strömungsfestlegungselement 80 eingesetzt, welches sich von der den Zwischenraum 74 begrenzenden Innenfläche 50 bis zu der diesen Zwischenraum 74 ebenfalls begrenzenden Außenfläche 52 erstreckt und aus porösem Material oder aus dichtem Material mit Duchlaßkanälen hergestellt ist, das, wie in Fig. 2 dargestellt, beim Zusammensetzen der Segmente 30a bis 30d jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgende Mantelkörper 46, beispielsweise die Mantelkörper 46a und 46b, eingesetzt wird. Somit erfolgt über das Strömungsfestlegungselement 80 noch eine mechanische Abstützung der Mantelkörper 46 relativ zueinander nahe der Auslaßbereiche 70.
Das Strömungsfestlegungselement 80 ist dabei so ausgebildet, daß es jeweils an der Innenseite 30 und der Außenfläche 52 der aufeinanderfolgenden Mantelkörper 46 anliegt und so angeordnet, daß eine Stirnseite 82 desselben im Auslaßbereich und somit auch in der Injektorfläche 14 liegt, wobei bei Ausbildung des Strömungsfestlegungselements 80 aus einem porösen Material in der Stirnseite 82 Poren liegen, aus denen dann das jeweilige Medium in Form des Stroms 72 austritt.
Auch die Stirnseite 82 des Strömungsfestlegungselements 80 verläuft somit um die Mittelachse 36 herum und liegt im wesentlichen vollständig in der Injektorfläche 14, wobei beiderseits der Stirnseite 82 des Strömungsfestlegungselements 80 Stirnseiten 84, beispielsweise die Stirnseiten 84a des ersten Segments 30a und 84b des zweiten Segments 30b ebenfalls in der Injektorfläche 14 liegen und somit begrenzen die Stirnseiten 84a und 84b der Mantelkörper 46a und 46b der Segmente 30a und 30b den Auslaßbereich 70 beiderseits.
Somit ist durch die Stirnseiten 84 der Mantelkörper 46 zusammen mit der zwischen diesen liegenden Stirnseite 82 des jeweiligen Strömungsfestlegungselements der Verlauf der Injektorfläche 14 festgelegt.
Das in dem Zwischenraum 74 liegende Strömungsfestlegungselement 80 hat dabei die Aufgabe, das über den Verteilkanal 62 sich rings um die Mittelachse 36 verteilende Medium mit einem vorgebbaren Massenstrom rings um die Mittelachse 36 austreten zu lassen, so daß im wesentlichen in jedem Abschnitt des diesem Verteilkanal 62 zugeordneten Auslaßbereichs 70 ungefähr derselbe vorgegebene Massenstrom des jeweiligen Mediums im Verteilkanal 62 austritt, so daß insgesamt aus jedem einzelnen der Auslaßbereiche 70 rings um die Mittelachse 36 ungefähr identisch und hinsichtlich der mitgeführten Masse pro Zeiteinheit bestimmbare Ströme 72 in Richtung auf die Mittelachse 36 hin austreten.
Das Strömungsfestlegungselement 80 stellt somit in diesem Fall eine rings um die Mittelachse 36 verlaufende Drosselung des zur Verfügung stehenden Strömungsquerschnitts dar.
Wird nun beispielsweise in den Verteilkanal 62 das eine Medium eingeführt, so stellt der aus dem Auslaßbereich 70a austretende Strom einen Strom 72a dar, dessen Massenstrom durch die Porosität oder Durchlässigkeit des Strömungsfestlegungselements 80 festgelegt ist.
Wird im nächstfolgenden Segment 30b dem Verteilkanal 62b das andere Medium zugeführt, so tritt aus dem Auslaßbereich 70b der Strom 72b aus, welcher näherungsweise in gleiche Richtung gerichtet ist wie der Strom 72a.
Die beiden Ströme, nämlich der Strom 72a und der Strom 72b, treten somit nebeneinander aus der Injektorfläche 14 aus, vermischen sich und mischen im Mischraum 16.
In gleicher Weise läßt sich dem Verteilkanal 62c das eine Medium und dem Verteilkanal 62d das andere Medium zuführen, so daß aus den Auslaßbereichen 70c und 70d ebenfalls ein Strom 72c und ein Strom 72d austreten, und in dem Mischraum 16 miteinander mischen.
Da die Auslaßbereiche 70a, 70b, 70c und 70d sich rings um die Mittelachse 36 herum erstrecken treten die Ströme 72a und 72c und die Ströme 72b und 72d ebenfalls rings um die Mittelachse 36 umlaufend aus der Injektorfläche 14 aus und vermischen sich alle miteinander, so daß im Mischraum16 die Vermischung erfolgen kann.
Ferner werden vorteilhafterweise die Segmente 30a bis 30d durch die hindurchströmenden Medien temperiert, wobei je nach eingesetztem Medium ein Aufwärmen oder Kühlen der Segmente 30a bis 30d durch die Medien erfolgen kann.
Wie aus Fig. 2 und 3 erkennbar, erfolgt der Aufbau des Mischkopfes 10 durch Ineinandersetzen identisch ausgebildeter Segmente 30a bis 30d mit den zwischen diesen liegenden Strömungsfestlegungselementen 80a bis 80d und nachfolgender formgebender Bearbeitung derselben, beispielsweise durch einen spanabhebenden Bearbeitungsvorgang, welcher dazu führt, daß die Mantelkörper 46a bis 46d sowie die Strömungsfestlegungselemente 80a bis 80d im Bereich ihrer Stirnseiten 84 und 82 unterschiedlich stark abgetragen werden, so daß insgesamt dann die Ausnehmung 24 mit der für die Injektorfläche 14 und den gegebenenfalls im Mischkopf 10 liegenden Teil des Mischraums 16 gewünschten Form erzeugbar ist. Vorzugsweise erfolgt dabei vor der formgebenden Bearbeitung der Mantelkörper 46a bis 46d und der Strömungsfestlegungselemente 80a bis 80d eine feste Fixierung der Strömungsfestlegungselemente 80a bis 80d an den Mantelkörpern 46a bis 46d und eine Fixierung der Segmente 30a bis 30d relativ zueinander, beispielsweise durch ein Verbinden derselben miteinander im Bereich der Außenringe 42, vorzugsweise der Stirnseiten 54 und der Unterseiten 56 der Außenringe 42.
Die zu einer Einheit miteinander verbundenen Segmente 30a bis 30d lassen sich dann auf eine Flanschfläche 92 des Mischraumgehäuses 12 aufsetzen, und zwar mit der Unterseite 56a des Außenrings 42a und durch die Halteeinrichtung 34, welche auf eine Abschlußplatte 94 des Abschlußkörpers 32 wirkt und in das Mischraumgehäuse 12 einschraubbare Spannschrauben 96 umfaßt, welche den Mischkopf 10 gegen das Mischraumgehäuse 12 verspannen.
Die Abschlußplatte 94 liegt auf der Stirnseite 54d des Außenrings 42d auf und überdeckt dessen Verteilkanal 62d auf einer dem Ringboden 44d gegenüberliegenden Seite. Ferner begrenzt der Abschlußkörper 32 ebenfalls noch mit einer Außenfläche 98 seines konischen Abschnitts 100 den Verteilkanal 62d und liegt mit dieser auch an dem Strömungsfestlegungselement 80d an, so daß dieses zwischen der Außenfläche 98 des konischen Abschnitts 100 des Abschlußkörpers 32 und der Innenfläche 50d des Mantelkörpers 46d liegt.
Der Abschlußkörper 32 erstreckt sich mit seinem konischen Abschnitt 100 ferner bis zur Injektorfläche 14 und bildet mit einer Stirnfläche 102 einen inneren Bereich der Injektorfläche 14. Ferner ist der Abschlußkörper 32 noch mit einem zentralen Durchbruch 104 versehen, durch welchen eine Injektoreinrichtung 106 in diesen bis zur Injektorfläche 14 einschiebbar ist, um die aus der Injektorfläche 14 austretenden Ströme 72a und 72c und Ströme 72b und 72d im Mischraum 16 noch mit einem Katalysator oder einer weiteren Mischungskomponente zu versetzen .
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Segmente 30a bis 30d und auch der Abschlußkörper 32 vorzugsweise aus einem temperaturfesten Material, beispielsweise Metall oder Keramik oder einem Fasern enthaltenden Material hergestellt, das allerdings für die jeweiligen Medien im wesentlichen gasdicht ausgebildet ist.
Die Herstellung eines temperaturfeste Fasern, beispielsweise Kohlenstofffasern, umfassenden Materials für die Segmente 30 und des Abschlußkörpers 32 ist beispielsweise in dem Forschungsbericht 2001-17 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., mit dem Titel: "Faserkeramiken für heiße Strukturen von Wiedereintrittssfahrzeugen -Simulation, Test und Vergleich mit experimentellen Flugdaten", Verfasser: Hermann Hald, Institut für Bauweisen- und Konstruktionsforschung, ISSN 1434-8454 beschrieben.
Je nach Art des verwendeten Brennstoffs und Oxidators ist vorgesehen, daß die Mantelkörper 46 der Segmente 30 einen Wärmeaustausch und somit einen Wärmeausgleich zwischen den in den benachbarten Zwischenräumen 74 geführten Medien herstellen oder einen Wärmeaustausch zwischen den in benachbarten Zwischenräumen geführten Medien verhindern.
Ferner ist das Material zur Herstellung der Segmente 30 und des Abschlußkörpers 32 vorzugsweise ein wärmeausdehnungsneutrales Material um auch bei thermischen Gradienten und thermischer Wechselbeanspruchung die geometrischen Verhältnisse und die Dichtheit zwischen den einzelnen Teilen aufrecht erhalten zu können.
Darüber hinaus sind auch die Strömungsfestlegungselemente 80a bis 80d aus einem temperaturfesten mediendurchlässigen, beispielsweise porösen Material hergestellt.
Die porösen Materialien sind vorzugsweise zumindest mit den Materialien der Segmente 30 wärmeausdehnungskompatibel, so daß keine thermischen Probleme bei Temperaturgradienten oder einer thermischen Wechselbeanspruchung auftreten.
Insbesondere sind als Materialien Geflechte oder Filze aus Fasermaterialien, Metalloxide, geschäumte Materialien oder Keramiken, wie Sinterkeramiken oder Sintermetalle, geeignet.
Besonders günstig ist es, ein Kohlenstofffasern und Kohlenstoff enthaltendes poröses Material oder ähnlich strukturierte oxidische Materialien einzusetzen.
Derartige geeignete Materialien sind Faserkeramiken aus C/C, C/SiC, SiC/SiC oder Al2O3
Die Herstellung eines derartigen Materials mit definierter Porosität ist beispielsweise in dem Forschungsbereich 2000-04, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), mit dem Titel "Entwicklung eines kostengünstigen Verfahrens zur Herstellung von Bauteilen aus keramischen Verbundwerkstoffen", Verfasser Dipl.-Ing. Walter Krenkel, Institut für Bauweisen- und Konstruktionsforschung, Abteilung keramische Verbundstrukturen, Pfaffenwaldring 38-40, D-70569 Stuttgart, ISSN 1434-8454, beschrieben.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mischkopfes 102, dargestellt in Fig. 5 und 6, sind diejenigen Elemente, die mit denen des ersten Ausführungsbeispiels identisch sind, mit denselben Bezugszeichen jedoch mit Index 2 versehen, so daß hinsichtlich der Beschreibung dieser Elemente vollinhaltlich auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel Bezug genommen werden kann.
Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel sind die Segmente 30a2 bis 30f2 nicht identisch ausgebildet, sondern haben eine unterschiedliche Form, wobei allerdings jedes dieser Segmente 30a2 bis 30f2 einen Ringkörper 402 aufweist, von welchem ausgehend sich der Mantelkörper 462 mit dem konischen Abschnitt 472 in Richtung der Mittelachse 362 erstreckt.
Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel schließen die konischen Abschnitte 472 der Mantelkörper 462 mit den jeweiligen Ringböden 442 von Segment 30 zu Segment 30 unterschiedliche Winkel ein, wobei die Winkel zwischen beiden ausgehend vom Segment 30a2 bis zum Segment 30f2 zunehmend kleiner werden.
Somit verlaufen im zusammengebauten Zustand der Segmente 302 die konischen Abschnitte 472 der Mantelkörper 462 nicht parallel zueinander, sondern zumindest teilweise antiparallel zueinander.
An diese unterschiedlichen Winkel sind dann auch die Strömungsfestlegungselemente 802 angepaßt, die jeweils in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel zwischen den konischen Abschnitten 472 der Mantelkörper 462 aufeinanderfolgender Segmente 302 liegen.
Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel sind bei dem zweiten Ausführungsbeispiel die Ringkörper 402 derart ausgebildet, daß diese nicht nur den Ringboden 442 und den Außenring 422 aufweisen, sondern einen dem Ringboden 442 gegenüberliegenden und an den Außenring 422 angeformten Ringflansch 114, auf den dann der nächstfolgende Ringkörper 422 aufliegt.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel sind somit die Verteilkanäle 622 nicht zum nächstfolgenden Ringkörper 402 und zum nächstfolgenden Mantelkörper 462 hin offen, sondern lediglich in Richtung des nächstfolgenden Mantelkörpers 462, welcher mit dem Mantelkörper 462 des jeweiligen Segments 302 zusammenwirkt, um den Zwischenraum 742 zu bilden, durch welchen das eine Medium oder das andere Medium in Richtung des jeweiligen Auslaßbereichs 702 strömen.
Ferner ist bei diesem Ausführungsbeispiel zwischen dem Verteilkanal 622 und dem jeweiligen Strömungsfestlegungselement 802 zusätzlich ein Strömungsverteiler 116 vorgesehen, welcher dazu dient, die Verteilung des dem Verteilkanal 622 zugeführten Mediums über diesen Verteilkanal 622 zu optimieren, um im wesentlichen eine Gleichverteilung des Mediums um die Mittelachse 36 herum zu erreichen, bevor das Medium in das Strömungsfestlegungselement 802 eintritt. Insbesondere dient der Strömungsverteiler 116 zudem der Vorströmungsfestlegung vor dem Strömungsfestlegungselement.
Darüber hinaus ist beim zweiten Ausführungsbeispiel der Abschlußkörper 322 so ausgebildet, daß dieser mit der einstückig angeformten Abschlußplatte 942 das letzte Segment 30f2 ebenfalls übergreift und auf dessen Ringflansch 114f aufliegt.
In Abwandlung zum ersten Ausführungsbeispiel umfaßt die Halteeinrichtung 342 beim zweiten Ausführungsbeispiel einen Außenmantel 118 und einen am Außenmantel 118 gehaltenen unteren Auflagering 120, auf welchem das erste Segment 30a2 mit dem Ringboden 44a2 aufliegt, wobei der Außenmantel 118 mit dem Auflagering durch eine Klemmverbindung 122 zugfest verbunden ist. Auf einer dem Auflagering 120 gegenüberliegenden Seite ist ein Druckring 124 der Halteeinrichtung 342 vorgesehen, mit welchem der Abschlußkörper 32 beaufschlagt ist, der seinerseits wiederum auf den Ringflansch 114f des letzten Segments 30f2 wirkt. Auch der Druckring 124 ist mit dem Außenmantel 118 durch eine Klemmverbindung 126 fest verbunden.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel besteht die Möglichkeit bei dem Mischkopf 102 durch den Außenmantel 118 und den mit diesem verbundenen Auflagering 120 sowie dem Druckring 124 die Segmente 30a2 bis 30f2 sowie den Abschlußkörper 322 miteinander zu verspannen und somit insbesondere die Segmente 302 lösbar aufeinandergestapelt gegebenenfalls mit zwischen diesen liegenden Dichtungen gegeneinander abzudichten.
Bei einem dritten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mischkopfes 103, lediglich schematisierend dargestellt in Fig. 7, sind die Segmente 30a3 und 30b3 sowie der Abschlußkörper 323 so angeordnet, daß die aus den Auslaßbereichen 70a3 und 70b3 austretenden Ströme 72a3 und 72b3 in Richtung von der Mittelachse 36 weg gerichtet sind und sich somit in Richtung einer Außenwand 130 des Mischraums 16 ausbreiten, so daß die Vermischung der Medien nahe der Außenwand 130 des Mischraums 16 erfolgt.
Bei allen folgenden Ausführungsbeispielen sind diejenigen Elemente, die mit den voranstehenden Ausführungsbeispielen identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen und tragen zusätzlich einen dem Ausführungsbeispiel entsprechenden Index wobei hinsichtlich der Beschreibung dieser Elemente vollinhaltlich auf die voranstehenden Ausführungsbeispiele Bezug genommen wird.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel sind die Segmente 30a3 und 30b3 lediglich durch die konischen Abschnitte 47a3 und 47b3 der Mantelkörper 46a3 und 46b3 gebildet. Die zugehörigen Ringkörper 40 sind hier nicht dargestellt, da nur die Illustration der Zufuhr der Medien zum Mischraum dargestellt werden soll. Die Ringkörper 40 sind beispielsweise ähnlich wie beim ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet und schließen sich an die Fußbereiche 48 an.
Ein viertes Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 8, basiert auf dem Konzept des dritten Ausführungsbeispiels, wobei die Segmente 30a4 und 30b4 nicht nur die konischen Abschnitte 47a4 und 47b4 der Mantelkörper 46a4 und 46b4 aufweisen, sondern im Anschluß an diese sich erstreckende zylindrische Abschnitte 136a und 136b der Mantelkörper 46a4 und 46b4. Darüber hinaus umfaßt auch der Abschlußkörper 324 neben dem konischen Bereich 1004 und einen zylindrischen Abschnitt 140, wobei der konische Bereich 100 im Bereich des konischen Abschnitts 47b4 des Mantelkörpers 30b4 angeordnet ist und der zylindrische Abschnitt 140 im Bereich der zylindrischen Abschnitte 136a und 136b.
Auch bei dem vierten Ausführungsbeispiel sind die Ströme 72a4 und 72b4 von der Mittelachse 36 weg in Richtung der Außenwand 130 des Mischraums 16 gerichtet.
Bei dem vierten Ausführungsbeispiel sind außerdem die Segmente 30a4 und 30b4 im Bereich ihrer zylindrischen Abschnitte 136a und 136b miteinander verbunden. Dabei weisen die zylindrischen Abschnitte an ihren den Auslaßbereichen 70a4 und 70b4 abgewandten Enden 138a und 138b Endflansche 139a und 139b auf, wobei der Endflansch 139a am Ende 138a des zylindrischen Abschnitts 136a durch eine Fügeverbindung mit dem zylindrischen Abschnitt 136b verbunden ist, während der Endflansch 139b des zylindrischen Abschnitts 136b durch eine Fügeverbindung mit dem zylindrischen Abschnitt 140 des Abschlußkörpers 324 ebenfalls über eine Fügeeinrichtung verbunden ist.
Ferner sind die Segmente 30a4 und 30b4 über die Halteeinrichtung 344 mit dem Abschlußkörper 324 verbunden, wobei die Halteeinrichtung 344 beispielsweise am Segment 30a4 angreift und an dem Abschlußkörper 324 und das Segment 30b4 einerseits über den Endflansch 139 gegenüber dem Segment 30a4 fixiert ist sowie über den Endflansch 139b an dem Abschlußkörper 324 fixiert ist.
Bei einem fünften Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 9 umfaßt der Mantelkörper 46a5 in gleicher Weise wie beim vierten Ausführungsbeispiel den konischen Abschnitt 47a5 und den zylindrischen Abschnitt 140a5, wobei der zylindrische Abschnitt 140a5 zu dem Auslaßbereich 70a5 führt und diesen begrenzt. Ferner ist auch der Mantelkörper 46b5 mit dem zylindrischen Bereich 140b5 und einem konischen Abschnitt 47b5 versehen, wobei auch der zylindrische Abschnitt 140b5 bis zum Auslaßbereich 70b5 führt.
Somit treten aus den Auslaßbereichen 70a5 und 70b5 Ströme 72a5 und 72b5 aus, die ungefähr parallel zur Mittelachse 36 gerichtet sind.
Bei einem sechsten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 10 finden unterschiedlich ausgebildete Segmente 30 Verwendung.
So sind die Segmente 30a6 und 30b6 so ausgebildet, daß sie Ströme 72a6 und 72b6 erzeugen, die in Richtung der Mittelachse 36 strömen, während weitere Segmente, 30d6 und 30e6 vom Prinzip her so ausgebildet sind, daß sie Ströme 72d6 und 72e6 erzeugen, die von der Mittelachse 36 weg gerichtet sind, so daß sich die Ströme 72a6 und 72b6 sowie die Ströme 72d6 und 72e6 überkreuzen. Dadurch ist eine verbesserte Vermischung der austretenden Medien erreichbar, wenn beispielsweise die Ströme 72a6 und 72b6 das eine Medium tragen und die Ströme 72de und 72e6 das andere Medium.
Bei dem sechsten Ausführungsbeispiel sind die Segmente 30d6, 30e6 und der Abschlußkörper 326 in gleicher Weise miteinander verbunden, wie dies beispielsweise im Zusammenhang mit dem vierten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 erläutert wurde, während die Segmente 30a6, 30b6 und 30c6 in einer Art und Weise miteinander verbunden sind, welche beispielsweise der im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel dargelegten Art und Weise entspricht.
Bei einem siebten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 11, sind ebenfalls sich kreuzende Ströme von Medien generierbar, nämlich einerseits die Ströme 72a7 und 72b7 sowie andererseits 72c7 und 72d7.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es denkbar, daß die Ströme 72a7 und 72b7 das eine Medium tragen und die Ströme 72c7 und 72d7 das andere Medium.
Ferner liegen bei diesem Ausführungsbeispiel die Auslaßbereiche 70a7 und 70b7 auf einem Teilbereich 14a7 der Injektorfläche 147, welcher konvex ausgebildet ist, während die Auslaßbereiche 70c7 und 70d7 auf einem Teilbereich 14b7 der Injektorfläche 147 liegen, der konkav ausgebildet ist, so daß in diesem Fall die Injektorfläche 147 insgesamt eine aus einem konvexen Teilbereich 14a7 und einem konkaven Teilbereich 14b7 zusammengesetzte Injektorfläche ist.
Im übrigen wird hinsichtlich der weiteren Merkmale auf die Ausführungen zum sechsten Ausführungsbeispiel sowie den vorangehenden Ausführungsbeispielen verwiesen.
Bei einem achten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 12 sind die Segmente 30a8, 30b8 und 30c8 mit scheibenförmigen Abschnitten 142a, 142b und 142c versehen, welche Auslaßbereiche 70a8 und 70b8 aufweisen, die bezüglich der Mittelachse 368 radial nach außen gerichtet sind, so daß auch die austretenden Ströme 72a8 und 72b8 sich im wesentlichen in radialer Richtung quer zur Mittelachse 368 ausbreiten.
An die scheibenförmigen Bereiche 142 sind bei den Segmenten 30a8 bis 30b8 noch zylindrische Abschnitte 140a8, 140b8 und 140c8 angeformt, die sich in Richtung der Mittelachse 368 erstrecken und in welchen die Verteilkanäle 628 liegen.
Das achte Ausführungsbeispiel entspricht dabei hinsichtlich der Anordnung der zylindrischen Abschnitte 140a8, 140b8 und 140c8 vom Prinzip her dem vierten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8, jedoch mit dem Unterschied, daß an die Stelle der konischen Bereiche 47 die scheibenförmigen Bereiche 142 treten und somit die austretenden Ströme 72a8 und 72b8 im wesentlichen radial zur Mittelachse 368 verlaufen.
Im übrigen sind die zylindrischen Abschnitte 140a8 bis 140c8 in gleicher Weise miteinander verbunden, wie dies beispielsweise im Zusammenhang mit dem vierten Ausführungsbeispiel erläutert wurde.
Ein neuntes Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 13, basiert vom Grundprinzip her auf dem vierten Ausführungsbeispiel, mit dem Unterschied, daß nunmehr die austretenden Ströme 729 einen Winkel mit der Mittelachse 369 aufweisen, welcher kleiner als 90° ist (Fig. 13).
Ferner sind die zylindrischen Abschnitte 140a9 und 140b9 in ähnlicher Weise miteinander verbunden wie im Zusammenhang mit dem vierten Ausführungsbeispiel erläutert.
Bei einem zehnten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 14, weisen die Segmente 30a10 und 30b10 lediglich die zylindrischen Abschnitte 140a10 und 140b10, und an diese angeformte Ringkörper 40a10 und 40b10 auf, in denen die Verteilkanäle 62a10 und 62b10 liegen.
Die Segmente 30a10 und 30b10 dienen dabei zur Erzeugung von Strömen 72a10 und 72b10, die ungefähr parallel zur Mittelachse 3610 gerichtet sind und somit ungefähr parallel zur Außenwand 13010 in den Mischraum 1610 eintreten.
Bei einem elften Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 15 entspricht der konstruktive Aufbau des Mischkopfes dem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 1 bis 4.
Im Zusammenhang mit der Ausbildung des Strömungsfestlegungselements 80 wurde beim ersten Ausführungsbeispiel lediglich dargelegt, daß dieses aus porösem Material ausgebildet sein soll.
Bei dem elften Ausführungsbeispiel ist das Strömungsfestlegungselement 8011 aus Faserwerkstoff ausgebildet, wobei die Orientierung der Fasern durch Lagen 143 aus Flachmaterial, hergestellt aus derartigen Fasern, festgelegt ist.
Die Lagen 143 des Flachmaterials verlaufen beim elften Ausführungsbeispiel beispielsweise parallel zu einer Außenseite 144 und einer Innenseite 146 des Strömungsfestlegungselements 8011 und um die Mittelachse 3611 herum, wobei in den Lagen 143 des Flachmaterials die Fasern im einfachsten Fall ungefähr senkrecht zueinander verlaufen, das heißt, daß die ersten Fasern mit einer ersten Orientierungsrichtung 152 um die Mittelachse 3611 umlaufend ausgerichtet sind und die zweiten Fasern mit einer zweiten Orientierungsrichtung 154 in einer durch die Mittelachse 3611 hindurchverlaufenden Ebenenschar und in einem Winkel zur Mittelachse 3611 verlaufen.
Ein zwölftes Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 16, basiert ebenfalls auf dem konstruktiven Konzept des ersten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 bis 4.
Bei dem zwölften Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 16 sind die einzelnen Lagen 143' des Flachmaterials aus Faserwerkstoff so ausgerichtet, daß diese parallel zu durch die Mittelachse 3612 verlaufenden Ebenen liegen und sich somit in näherungsweise radialer Richtung zur Mittelachse 3612 erstrecken.
Damit laufen die Fasern in der ersten Richtung 152' quer zu der Außenseite 144 und der Innenseite 146 und in der zweiten Richtung 154' in einem Winkel zur Mittelachse 36 oder parallel zur Mittelachse.
Das zwölfte Ausführungsbeispiel läßt sich vorzugsweise aus einzelnen in einer Umfangsrichtung 148 aufeinanderfolgenden Sektoren 150 herstellen, welche aus einem Plattenmaterial herausgearbeitet werden, wobei die Lagen 143' ungefähr parallel zu Plattenoberflächen verlaufen.
Durch Bearbeiten der Plattenoberflächen entstehen dann die Oberflächen, mit welchen aufeinanderfolgende Sektoren 150 in der Umfangsrichtung 148 aneinander anliegen und miteinander durch einen Fügeprozeß, beispielsweise durch Verkleben verbunden sind.
Abschließend erfolgt dann das Herstellen einer Endkontur durch Schleifen der Außenseite 144 und der Innenseite 146.
Bei einem dreizehnten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 17, das ebenfalls auf dem konstruktiven Konzept des ersten Ausführungsbeispiels basiert, verlaufen die Lagen 143" des Flachmaterials aus Faserwerkstoff in senkrecht zur Mittelachse 3613 gerichteten Ebenen, so daß die Fasern sowohl in der ersten Richtung 152" und der zweiten Richtung 154" jeweils quer zur Mittelachse 3613 ausgerichtet sind.
Bei dem elften, zwölften und dreizehnten Ausführungsbeispiel erfolgt vorzugsweise die Fertigung der Segmente 30 aus Rohkörpern mit Geweben, UD-Gelegen, Rovings oder Halbzeugen, die durch geeignete Bindemittel, beispielsweise Harze, miteinander verklebt werden.
Bei einem vierzehnten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 18, sind die Segmente 30a14 und 30b14 komplett aus einem porösen Körper 160 aufgebaut, welcher allerdings auf einer Seite, beispielsweise der die Außenfläche 5214 bildenden Seite 162, derart verdichtet ist, daß er für das jeweilige Medium undurchlässig ist. Die Dichtheit kann auch durch eine Beschichtung gewährleistet werden.
Die undurchlässige Seite 162 erstreckt sich dabei jeweils längs des Mantelkörpers 4614 und auch auf einer Außenseite des Ringkörpers 4014 bis zu der Stirnseite 5414 desselben, so daß beim Zusammenbau der Segmente 3014 das jeweilige Medium nach außen dicht geführt werden kann.
Ferner sind nach wie vor die Verteilkanäle 62a14 und 62b14 ebenfalls voneinander getrennt, da der nächstfolgende poröse Körper 160 wiederum an seiner Seite 162 undurchlässig für das jeweilige Medium ist.
Bei dieser Lösung ist eine intensive Temperierung der Segmente 30a14 und 30b14 mittels des diese durchströmenden Mediums, beispielsweise eine intensive Kühlung, möglich.
Bei einem fünfzehnten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 19 ist das Strömungsfestlegungselement 8015 als massiver oder poröser Körper ausgebildet, durch den Bohrungen 164 hindurchgeführt sind, durch welche das jeweilige Medium hindurchtreten kann, wobei die Bohrungen 164 zu einer Querschnittsreduzierung und, zu einem Ausgleich der Strömung führen und ein Vorgeben des austretenden Massenstroms erlauben.
Die Strömungsfestlegungselemente 8015 sind in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel zwischen die Segmente 30 einsetzbar.
Bei einem sechzehnten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 20 ist das Strömungsfestlegungselemente 8016 so ausgebildet, daß dies auf einer Seite in einen massiven oder porösen Körper desselben eingefräste Kanäle 168 aufweist, die auf einer Seite offen sind und von einem nächstfolgenden Segment 30 überdeckt werden.
Die Bohrungen 164 oder Kanäle 168 gemäß dem dreizehnten oder vierzehnten Ausführungsbeispiel haben nicht nur den Vorteil, daß sich durch deren Querschnitt der durchtretende Massenstrom in einfacher Weise festlegen läßt, sondern auch den Vorteil, daß sich die Strömungsrichtung des austretenden Stroms 72 besser festlegen läßt.
Bei einem siebzehnten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 21, sind die Segmente 30a17 und 30b17 in gleicher Weise ausgebildet, wie beim zweiten Ausführungsbeispiel. Im Gegensatz zum zweiten Ausführungsbeispiel sind die Außenringe 42a17 und 42b17 aus elastischem Material ausgebildet, so daß die Möglichkeit besteht, mittels einer Stelleinrichtung 170, welche beispielsweise auf den Mantelkörper 46a17 wirkt, den Mantelkörper 46a17 in Richtung der Mittelachse 3617 zu verschieben und beispielsweise dadurch in Richtung des Mantelkörpers 46b17 zu bewegen, so daß eine Querschnittsfläche der Auslaßbereiche 70a17 und 17b17 variabel einstellbar ist und somit auch der aus diesen austretende Massenstrom einstellbar ist.
Hierzu sind beispielsweise die Außenringe 42a17 und 42b17 aus einem Balg, der aus Metall sein kann, ausgebildet und damit in Richtung der Mittelachse 3617 verschiebbar.
Ferner sind die Außenringe 42a17 und 42b17 durch eine Fügeverbindung im Fixierungsbereich 5717 miteinander verbunden, wobei dieser Fixierungsbereich 5717 auch gleichzeitig den Abdichtungsbereich 5517 zwischen den beiden Segmenten 30a17 und 30b17 darstellt.
Bei einem achtzehnten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 22 sind die Segmente 30a18 und 30b18 im Prinzip gleich aufgebaut wie beim siebzehnten Ausführungsbeispiel.
Desgleichen sind auch die Außenringe 42a18 und 42b18 in gleicher Weise ausgebildet.
Im Gegensatz zum siebzehnten Ausführungsbeispiel ist allerdings beim achtzehnten Ausführungsbeispiel im Abdichtbereich 5518 eine Ringdichtung 172 vorgesehen, welche die Segmente 30a18 und 30b18 gegeneinander abdichtet, wobei die Segmente 30a18 und 30b18 beispielsweise durch eine nicht dargestellte externe Halteeinrichtung 34 miteinander verspannt sind, um die notwendige Flächenpressung um Bereich der Ringdichtung 172 zu erhalten.
Sowohl bei dem siebzehnten, als auch bei dem achtzehnten Ausführungsbeispiel wird ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung deutlich, der darin besteht, daß der Abdichtbereich 55 in großer Entfernung von den Auslaßbereichen 70 angeordnet ist und somit die Probleme mit thermischen und mechanischen Belastungen, die in den Auslaßbereichen bestehen, im Abdichtbereich 55 gar nicht auftreten oder sich in einfacher Weise kompensieren lassen.
Damit lassen sich Abdichttechniken im Abdichtbereich 55 einsetzen, die bei den üblicherweise im Mischraum16 herrschenden Temperaturen und mechanischen Belastungen nicht einsetzbar wären.
Bei einem neunzehnten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 23, läßt sich der Abstand zwischen einander benachbarten Mantelkörpern, beispielsweise den Mantelkörpern 46a19 und 46b19, dadurch variieren, daß einer der Mantelkörper, beispielsweise der Mantelkörper 46b19 relativ zum Mantelkörper 46a19 in Richtung der Mittelachse 3619 verschiebbar ist, so daß sich ein Abstand A zwischen den Mantelkörpern 46a19 und 46b19 auf einen Abstand A' reduzieren läßt, sofern der Mantelkörper 46b19 von seiner in Fig. 20 durchgezogen dargestellten Stellung weiter in Richtung der Mittelachse 3619 in den Mantelkörper 46a19 hineingeschoben wird und somit der Abstand A auf den Abstand A' reduziert wird, so daß dadurch auch der Strömungsquerschnitt und somit auch der Massenstrom einstellbar ist.
Um auch bei diesem Ausführungsbeispiel einen dichten Abschluß zwischen den einzelnen Mantelkörpern, beispielsweise den Mantelkörpern 46a19 und 36b19 realisieren zu können, ist zwischen diesen ein Dichtbalg 180 vorgesehen, welcher die Relativverschiebung des Mantelkörpers 46b19 zum Mantelkörper 46a19 zuläßt und dennoch den Zwischenraum 74a19 zwischen den beiden Mantelkörpern 46a19 und 46b19 abschließt.
Bei einem zwanzigsten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 24 sind vorzugsweise unmittelbar aufeinanderfolgende Segmente, beispielsweise die Segmente 30a20 und 30b20, miteinander starr verbunden und ein zwischen diesen liegender Verteilkanal 62a20 ist durch eine radial außenliegende Wand 180 abgeschlossen, welche auch die Segmente 30a20 und 30b20 starr miteinander verbindet.
Dagegen ist der Verteilkanal 62b20, zwischen den Segmenten 30b20 und 30c20 zu einem Verteilraum 182 hin offen, über welchen die Zufuhr des Mediums in diesen erfolgt.
Außerdem sind wiederum die Segmente 30c20 und 30d20 starr miteinander verbunden, so daß der Verteilraum 62c20 ebenfalls nach außen abgeschlossen ist, während ein Teilkanal 6220 zwischen dem Segment 30d20 und dem Abschlußkörper 3220 zum Verteilraum 182 hin offen ist.
Somit besteht die Möglichkeit, den Verteilkanälen 62bund 62d über den auch als Reservoir dienenden Verteilraum 182 das Medium zuzuführen, während in den Verteilkanälen 62a20 und 62c20 über eine separate Leitung 184 das Medium zuzuführen ist, wobei die Leitung 184 beispielsweise von einem auf einer der Injektorfläche 1420 gegenüberliegenden Seite Zuführraum 186 ausgeht.
Ist beispielsweise bei dem zwanzigsten Ausführungsbeispiel die Leitung 184 flexibel, so besteht bei diesem Ausführungsbeispiel die Möglichkeit, die miteinander verbundenen Segmente 30a20 und 30b20 relativ zu den Segmenten 30c20 und 30d20, die wiederum fest miteinander verbunden sind, zu verschieben und somit einen Querschnitt der Auslaßbereiche 70d20 und 70b20 zu variieren, während die Auslaßquerschnitte 70a20 und 70c20 in diesem Fall invariabel sind.
Bei einem einundzwanzigsten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 25, sind die zwei Segmente 30a21 und 30b21 als spiralförmige Körper ausgebildet, die ineinander eingreifen, wobei in jedem der Segmente 30a21 und 30b21 ein Verteilkanal 62a21 bzw. 62b21 vorgesehen ist, der in dem spiralförmigen Körper mit verläuft.
Die beiden die Segmente 30a21 und 30b21 bildenden spiralförmigen Körper sind dabei um mehr als oder gleich 360° um die Mittelachse 3621 spiralförmig gewickelt wobei in jedem der Segmente 30a21 und 30b21 von dem jeweiligen Verteilkanal 62a21 bzw. 62b21 ein Strömungsfestlegungselement 80a21 bzw. 80b21 zu einem Auslaßbereich 70a21 bzw. 70b21 führt, welcher dem Mischraum1621 zugewandt ist, so daß die austretenden Ströme 72a21 und 72b21 in den Mischraum1621 eintreten und dort in bekannter Weise eine Vermischung ergeben.
Vorzugsweise sind bei dem einundzwanzigsten Ausführungsbeispiel die Segmente 3021 mehrlagig ausgebildet, so daß beiderseits des Strömungsfestlegungselements 8021 jeweils ein Mantelkörper 46a21 und 46a'21 bzw. 46b21 und 46b'21 ausgebildet ist, welcher für einen gasdichten Abschluß sorgt, um das durch den jeweiligen Verteilkanal 62 zugeführte Medium zu den Auslaßbereichen 7021 zu führen.

Claims (68)

  1. Mischkopf (10) zur Zuführung von Medien zu einem Mischraum (16) eines Mischers,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Mischkopf (10) aus mindestens zwei koaxial zu einer Achse (36) ineinandergreifenden Segmenten (30) aufgebaut ist, daß die mindestens zwei Segmente (30) mindestens einen Verteilkanal (62) mit einem zugeordneten langgezogenen Auslaßbereich (70) für einen Strom (72) eines ersten Mediums und mindestens einen Verteilkanal (62) mit einem zugeordneten langgezogenen Auslaßbereich (70) für einen Strom (72) eines zweiten Mediums begrenzende Wandbereiche aufweisen und daß der langgezogene Auslaßbereich (70) für das erste Medium und der langgezogene Auslaßbereich (70) für das zweite Medium koaxial zueinander und mindestens in einem Winkelbereich von 360° um die Achse (36) umlaufend ausgebildet sind.
  2. Mischkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (30) sich in Richtung der Achse (36) erstreckende und die Verteilkanäle (62) mit den Auslaßbereichen (70) begrenzende Wandbereiche (46) aufweisen und mit diesen sich in Richtung der Achse (36) erstreckenden Wandbereichen (46) ineinandergreifen.
  3. Mischkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (30) sich quer zu der Richtung der Achse (36) erstreckende und die Verteilkanäle (62) mit den Auslaßbereichen (70) begrenzende Wandbereiche aufweisen.
  4. Mischkopf nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Auslaßbereich (70) den Strom (72) des ersten Mediums mit einer Komponente in Richtung auf die Achse (36) zu austreten läßt.
  5. Mischkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Auslaßbereich (70) den Strom (72) des ersten Mediums mit einer Komponente in Richtung von der Achse (36) weg austreten läßt.
  6. Mischkopf nach einem Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Auslaßbereich (70) den Strom (72) des ersten Mediums mit einer Komponente in Richtung der Achse (36) austreten läßt.
  7. Mischkopf nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Auslaßbereich (70) den Strom (72) des zweiten Mediums mit einer Komponente in Richtung auf die Achse (36) zu austreten läßt.
  8. Mischkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Auslaßbereich (70) den Strom (72) des zweiten Mediums mit einer Komponente in Richtung von der Achse (36) weg austreten läßt.
  9. Mischkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Auslaßbereich (70) den Strom (72) des zweiten Mediums mit einer Komponente in Richtung der Achse (36) austreten läßt.
  10. Mischkopf nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom (72) des ersten Mediums und der Strom (72) des zweiten Mediums kreuzungsfrei zueinander verlaufen.
  11. Mischkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom (72) des ersten Mediums und der Strom (72) des zweiten Mediums kreuzend zueinander verlaufen.
  12. Mischkopf nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilkanäle (62) jeweils geschlossen um die Achse (36) umlaufend ausgebildet sind.
  13. Mischkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilkanäle (62) im wesentlichen um mindestens ungefähr 360° spiralförmig um die Achse (36) umlaufend ausgebildet sind.
  14. Mischkopf nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßbereiche (70) jeweils geschlossen um die Achse (36) umlaufend ausgebildet sind.
  15. Mischkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßbereiche (70) jeweils um mindestens ungefähr 360° spiralförmig um die Achse (36) umlaufend ausgebildet sind.
  16. Mischkopf nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (36) eine Mittelachse des Mischkopfes (10) ist.
  17. Mischkopf nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßbereiche (70) hinsichtlich ihres Strömungsquerschnitts durch Bewegen der Segmente (30) relativ zueinander einstellbar sind.
  18. Mischkopf nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (36) eine Mittelachse des Mischraums (16) ist.
  19. Mischkopf nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (36) eine Symmetrieachse mit derselben Symmetrie für jeden der Auslaßbereiche (70) ist.
  20. Mischkopf nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die langgezogenen Auslaßbereiche (70) durch eine Vielzahl von längs einer Bahn angeordneten Auslaßöffnungen gebildet sind.
  21. Mischkopf nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßbereiche (70) durch einen längs einer Bahn angeordneten durchlässigen Materialbereich gebildet sind.
  22. Mischkopf nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßbereiche (70) nahe an einer einen Mischraum (16) begrenzenden Fläche (14) liegen.
  23. Mischkopf nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßbereiche (70) in einer den Mischraum (16) begrenzenden Injektorfläche (14) liegen.
  24. Mischkopf nach Anspruch 23 dadurch gekennzeichnet, daß die den Mischraum(16) begrenzende Injektorfläche (14) eine gekrümmte Fläche ist.
  25. Mischkopf nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die den Mischraum(16) begrenzende Injektorfläche (14) eine gewölbte Fläche ist.
  26. Mischkopf nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die den Mischraum(16) begrenzende Injektorfläche (14) eine kalottenähnlich gewölbte Fläche ist.
  27. Mischkopf nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteilkanal (62) mit dem zugeordneten Auslaßbereich (70) durch zwei aufeinanderfolgend angeordnete Segmente (30) begrenzt ist.
  28. Mischkopf nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Segmente (30) den Verteilkanal (62) auf einer Seite mit einem seiner Wandbereiche begrenzt.
  29. Mischkopf nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das dem mindestens einen Segment (30) nächstliegende Segment (30) den Verteilkanal (62) mit einem seiner Wandbereiche begrenzt.
  30. Mischkopf nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteilkanal (62) in einen Wandbereich eines der Segmente (30) eingeformt ist.
  31. Mischkopf nach einem der Ansprüche 27 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Segmente (30) den Auslaßbereich (70) auf einer Seite mit einem seiner Wandbereiche begrenzt.
  32. Mischkopf nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß das dem mindestens einen Segment (30) nächstliegende Segment (30) den Auslaßbereich (70) mit einem seiner Wandbereiche begrenzt.
  33. Mischkopf nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Segment (30) einen Mantelkörper (46) umfaßt und daß die Segmente (30) zumindest mit Teilabschnitten (47, 140) ihrer Mantelkörper (46) in Richtung der Achse (36) ineinandergreifen.
  34. Mischkopf nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelkörper (46) sich bis zu einer Injektorfläche (14) des Mischkopfes (10) erstrecken.
  35. Mischkopf nach Anspruch 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelkörper (46) den Verteilkanal (62) und die Auslaßbereiche (70) begrenzende Wandflächen bilden.
  36. Mischkopf nach einem der Ansprüche 33 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelkörper (46) als geschlossen um die Achse (36) umlaufende Körper ausgebildet sind.
  37. Mischkopf nach einem der Ansprüche 33 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelkörper (46) zur Achse (36) konisch verlaufene Abschnitte (47) aufweisen.
  38. Mischkopf nach einem der Ansprüche 33 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelkörper (46) zylindrisch zur Achse (36) verlaufende Abschnitte (140) aufweisen.
  39. Mischkopf nach einem der Ansprüche 33 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelkörper (46) spiralförmig zur Achse (36) verlaufen.
  40. Mischkopf nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (30) aus identischen Ausgangskörpern hergestellt sind.
  41. Mischkopf nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine für das jeweilige Medium dichte Verbindung zwischen den Segmenten (30) in einem von dem Auslaßbereich (70) entfernt liegenden Abdichtbereich (55) der Segmente (30) erfolgt.
  42. Mischkopf nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß der Abdichtbereich (55) der Segmente in einem dem Auslaßbereich (70) ungefähr gegenüberliegenden Teil der Segmente (30) angeordnet ist.
  43. Mischkopf nach Anspruch 41 oder 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Segmente (30) im Abdichtbereich (55) durch Fügen erfolgt.
  44. Mischkopf nach Anspruch 41 oder 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Segmente (30) im Abdichtbereich (55) durch ein Abdichtelement für das jeweilige Medium dicht ausgebildet ist.
  45. Mischkopf nach einem der Ansprüche 41 bis 44, dadurch gekennzeichnet, daß sich das jeweilige Segment (30) als für das jeweilige Medium dichtes Gebilde von dem Abdichtbereich (55) bis zu dem Auslaßbereich (70) erstreckt.
  46. Mischkopf nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine mechanische Fixierung der Segmente (30) relativ zueinander in einem von dem Auslaßbereich (70) entfernt liegenden Fixierungsbereich (57) der Segmente erfolgt.
  47. Mischkopf nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß der Fixierungsbereich (57) der Segmente (30) in einem dem Auslaßbereich (70) gegenüberliegenden Teil der Segmente (30) angeordnet ist.
  48. Mischkopf nach einem der Ansprüche 41 bis 47, dadurch gekennzeichnet, daß der Fixierungsbereich (57) und der Abdichtbereich (55) im wesentlichen zusammenfallen.
  49. Mischkopf nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zufuhr des jeweiligen Mediums in einem vom Auslaßbereich (70) entfernt liegenden Zufuhrbereich (65) des Verteilkanals (62) erfolgt.
  50. Mischkopf nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, daß der Zufuhrbereich (65) nahe dem Abdichtbereich (55) und/oder dem Fixierungsbereich (57) liegt.
  51. Mischkopf nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Verteilkanal (62) und dem Auslaßbereich (70) ein Strömungsfestlegungselement (80) angeordnet ist.
  52. Mischkopf nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsfestlegungselement (80) als ein einen Strömungsquerschnitt für den Strom des jeweiligen Mediums reduzierendes Element ist.
  53. Mischkopf nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsfestlegungselement (80) zum Auslaßbereich (70) führende Kanäle (164, 168) aufweist.
  54. Mischkopf nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsfestlegungselement (80) eine in Richtung des Auslaßbereichs (70) strömungsdurchlässige poröse Struktur aufweist.
  55. Mischkopf nach einem der Ansprüche 51 bis 54, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsfestlegungselemente (80) eine Strömungsrichtung des Stroms (72) des jeweiligen Mediums festlegen.
  56. Mischkopf nach einem der Ansprüche 51 bis 55, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsfestlegungselemente (80) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Mantelkörpern (46) angeordnet sind.
  57. Mischkopf nach Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsfestlegungselemente (80) sich bis zu des Injektorfläche (14) erstrecken.
  58. Mischkopf nach einem der Ansprüche 51 bis 57, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsfestlegungselemente (80) aus einem für das jeweilige Medium durchlässigen Material hergestellt sind.
  59. Mischkopf nach einem der Ansprüche 51 bis 57, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsfestlegungselemente (80) Durchbrüche (164, 168) aufweisen.
  60. Mischkopf nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilige Strömungsfestlegungselement (80) sich mindestens an einem der Mantelkörper (46) abstützt.
  61. Mischkopf nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilige Strömungsfestlegungselement (80) sich auf gegenüberliegenden Seiten jeweils an einem der an dieses angrenzenden Mantelkörper (46) abstützt.
  62. Mischkopf nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Verteilkanal (62) und dem Strömungsfestlegungselement (80) ein Strömungsverteilelement (116) vorgesehen ist.
  63. Mischkopf nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (30) in ihren an die Auslaßbereiche (70) angrenzenden Abschnitten aus einem spanabhebend bearbeitbaren Material sind.
  64. Mischkopf nach einem der Ansprüche 51 bis 63, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsfestlegungselement (80) aus einem spanabhebend bearbeitbaren Material hergestellt sind.
  65. Mischkopf nach Anspruch 63 oder 64, dadurch gekennzeichnet, daß das spanabhebend bearbeitbare Material mit der bei der Bearbeitung entstehenden Oberfläche (82, 84) den Mischraum (16) begrenzt.
  66. Mischkopf nach Anspruch 65, dadurch gekennzeichnet, daß das spanabhebend bearbeitbare Material ein Kohlenstoff- oder Oxidfaserverbundkörper ist.
  67. Mischkopf nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Mischraum (16) zumindest teilweise in den Mischkopf (10) hinein erstreckt.
  68. Mischkopf nach Anspruch 67, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Mischraum (16) in eine in den Mischkopf (10) eingeformte Ausnehmung (24) hinein erstreckt.
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