EP2016994A2 - Mischer für gasförmige Medien und Verfahren zum Mischen von gasförmigen Medien - Google Patents

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EP2016994A2
EP2016994A2 EP08012921A EP08012921A EP2016994A2 EP 2016994 A2 EP2016994 A2 EP 2016994A2 EP 08012921 A EP08012921 A EP 08012921A EP 08012921 A EP08012921 A EP 08012921A EP 2016994 A2 EP2016994 A2 EP 2016994A2
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
gas
openings
control
mixer
control sleeve
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08012921A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP2016994A3 (de
Inventor
Florian Virchow
Thomas Ermschel-Fehlig
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.)
Motortech GmbH
Original Assignee
Motortech GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Motortech GmbH filed Critical Motortech GmbH
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Publication of EP2016994A3 publication Critical patent/EP2016994A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/10—Mixing gases with gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/312—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/312—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof
    • B01F25/3124—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof characterised by the place of introduction of the main flow
    • B01F25/31242—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof characterised by the place of introduction of the main flow the main flow being injected in the central area of the venturi, creating an aspiration in the circumferential part of the conduit

Definitions

  • the invention relates to a mixer for gaseous media with a Venturi tube, through which a gas flows in the tube axis direction and in the region of which a narrowed cross-section are provided on the tube wall inlet openings for admixed gas and a method using the mixer.
  • Characteristics of the mixer for gaseous media with a Venturi tube through which a gas flows in the tube direction and in the region of reduced cross-section at the pipe wall inlet openings are provided for admixing gas is that the inlet openings have a variable passage cross-section which during operation during of the mixing process by means of control elements are changeable. With the variability of the passage cross-sections for the admixed gas during operation, a constant fine adjustment of the gas admixture is achieved. This is very important for smooth running and efficient use of energy.
  • the passage cross sections of the inlet openings during operation during the mixing process by means of the control elements are continuously changed according to regulation specifications. With continuous adjustment, the mixer can respond sensitively and quickly to compositional changes of the resource (s) during operation.
  • the region of the Venturi tube with a narrowed cross-section, in which the inlet openings are located, is adjustable with respect to the venturi-adjustable control members, by means of which the passage cross sections of the inlet openings are variable during an adjustment.
  • the control members include at least one, the narrowed cross-section comprehensive control sleeve which is provided with fuel flow openings, wherein in a mutual adjustment of the fuel control openings and the inlet openings, the size of the passage cross sections is variable.
  • control sleeve is adjustable by means of a control mechanism.
  • control sleeve is connected to the control mechanism via a thrust strip, which adjusts the control sleeve according to the specifications of the control mechanism, preferably a flexible to spring-stiff push strip, whereby the passage cross sections are variable.
  • the thrust strip preferably has a certain rigidity. It is supported on the outer housing wall. This has the advantage that the friction on the control sleeve remains almost constant and is not dependent on biasing. A thermal expansion in the housing does not lead to an increase in the friction in the control sleeve, but has only an effect on the angle of rotation of the control sleeve.
  • the thrust strip is attached to a roller of the control mechanism on the one hand and on the control sleeve on the other hand, and that the control sleeve on the narrowed cross-section of the Venturi tube according to the adjustment of the control mechanism of the roller on the thrust plate rotatable is.
  • control sleeve is connected to the control mechanism via a rigid push rod, which adjusts the control sleeve according to the specifications of the control mechanism and thus the passage cross sections are variable.
  • control sleeve is provided with a ring gear, via which a pinion operated by the control mechanism drives a toothed belt with which the control sleeve on the narrowed cross section of the Venturi tube is rotatable according to the specifications of the control mechanism and so that the passage cross sections are changeable.
  • the rigid push rod or the ring gear are provided.
  • a window is provided in the mixer housing, through which the position of the actuators can be observed.
  • a gas displacement body e.g. in the form of a Zeppelins, if necessary exchangeable, is arranged.
  • the interchangeability is used for rapid adaptation of the cross-section of the constricted Venturi tube, with which an adaptation to any operating conditions is achieved.
  • the gas displacement body is preferably hollow on the side in the flow shadow and there has a corresponding outlet opening for the gas.
  • At least two gas supply lines are provided for admixing gas.
  • the (at least) two gas connections enable the supply of different gases.
  • control sleeve must fit as accurately as possible on the Venturi tube; However, it must not become stiff due to soiling or thermal expansion. According to a particular embodiment of the invention, it is provided that the control sleeve consists of a dimensionally stable and self-lubricating material.
  • the dimensionally stable and self-lubricating material of the control sleeve contains stabilizing and lubricating components.
  • the material of the control sleeve is made of plastic, in particular of a plastic lubricated with a solid lubricant.
  • a suitable material is for example Murylat SP® (PETP-SP).
  • the working method used for mixing the gases uses a mixer with a Venturi tube through which a gas flows in the tube direction and in the region of reduced cross-section flows through admixed by inlet openings provided on the tube wall, wherein the passage cross sections of the inlet openings are changed to adapt the composition of a mixed gas to be supplied to a consumer to the needs.
  • the passage cross sections of the inlet openings are continuously changed in the operation for the mixing process as needed to continuously adapt the composition of a mixed gas to be supplied to a consumer needs.
  • Fig. 1 shows a mixer for gaseous media, which are supplied to a consumer, for example, an internal combustion engine.
  • the mixer 1 consists of a housing 2, in which a Venturi tube 3 is located. Through the inlet 4 of the Venturi tube 3 air is sucked into the engine downstream located.
  • the Venturi tube 3 is arranged in a mixer housing 2, which serves to guide the gas.
  • a fuel gas supply 5 It is a fuel gas supply 5 to recognize.
  • a control mechanism 6 for a later explained regulating sleeve, which makes the supply of the fuel gas controllable.
  • the tube region 7 of the Venturi tube 3 with a narrowed cross section is provided with inlet openings 8 for the fuel gas in the tube region 7.
  • a zeppelin-shaped gas displacement body 10 is arranged along the axis of the Venturi tube 3 by means of struts 9.
  • Fig. 2 shows the core region of the mixer 1 and that the Venturi tube 3 with the conically tapered inlet, the narrowed tube portion 7 and the conically widening outlet 12.
  • the inlet openings 8 can be seen.
  • the Venturi tube 3 can be inserted into the mixer housing.
  • the pipe portion 7 is comprised of a control sleeve 14, which in Fig. 3 in side view and in Fig. 4 is shown as a single part.
  • the control sleeve 14 consists of a dimensionally stable and self-lubricating material. It is possible that the dimensionally stable and self-lubricating material of the control sleeve contains stabilizing and lubricating components.
  • the control sleeve may be made of metal, ceramic, plastic or a composite material.
  • the material should meet the requirements of being dimensionally stable and self-lubricating.
  • An example of a suitable material is Murylat SP®.
  • Such a dimensionally stable and self-lubricating material is for example a plastic.
  • the control sleeve 14 is provided with fuel gas control openings 15.
  • the openings 8 and 15 correspond to each other, but they do not have to.
  • the control sleeve 14 has a collar 16 on which a flexible to feather-resistant push strip 17 is attached.
  • the push rod may, for example, have a rigidity on the order of a cable tie.
  • the other end of the push strip 17 is attached to a roller 18.
  • the roller 18 is seated on a shaft 19 of the control mechanism 6. Rotational movements of the shaft 19 are transmitted to the thrust strip 17, whereby also the control sleeve 14 is rotated, adjusted.
  • the thrust strip 17 applies when pushed against the wall 20 or a similar kind of guide element and is supported on the wall or the guide element.
  • a variant of the pushing operation of the control sleeve 14 is shown.
  • a rigid push rod 22 is used, which adjusts the control sleeve 14.
  • the push rod 22 is hinged to the roller 18 and the control sleeve 14, for example by means of ball joints 23.
  • Fig. 7 shows a drive for rotating the control sleeve 14 by means of a toothed belt 24.
  • the control sleeve 14 is for this purpose with a sprocket 25 (FIG. FIGS. 9 and 10 ) Mistake.
  • the toothed belt 24 is moved by a pinion 26 and rotated about the ring gear, the control sleeve 14.
  • the pinion 26 is driven by the control mechanism 6 according to specifications of the control device, not shown.
  • Fig. 8 is a two-part embodiment of the control sleeve 14 is shown in exploded view.
  • the two parts 14a and 14b are put together on the pipe section 7.
  • the change in the passage cross sections 21 during rotation of the control sleeve 14 behaves as in the case of the slide strips 17 and push rods 22, by the inlet openings 8 and the fuel control openings 15 move against each other.
  • the blending of the fuel gas can be adjusted continuously to the requirements.
  • FIGS. 9 and 10 a one-piece control sleeve 14 is shown with sprocket 25 and other forms of fuel regulating openings 15.
  • the shape and size of the fuel regulator openings and inlet openings 8 depends on the flow rates.
  • the openings 8 and 15 are elongated.
  • the ring gear 25 is arranged in a multi-row arrangement of the inlet openings 8 on the Venturi tube and the fuel regulating openings 15 on the control sleeve 14 between the openings.
  • Fig. 9 shows the control sleeve 14 alone. In Fig. 10 it is pushed over the narrowed tube portion 7 of the Venturi tube 3. It can also be seen how the passage cross sections 21 between the inlet openings 8 and the fuel regulating openings 15 remain free.
  • the collar 16 and the sprocket 25 can in all variants of the control sleeve 14 on a sleeve side as in Fig. 4 or in the middle between the fuel regulating openings 15 as in FIG FIGS. 9 and 10 be provided. It is also possible to place the fuel regulating openings at the sleeve edges, wherein they may be open to the flanks of the regulating sleeves.
  • Fig. 11 shows a mixer 1 with two nozzles 5 for the supply of different fuel gases.
  • the channel 7 of the Venturi tube 3 it can be seen how the zeppelin-shaped body 10 extending along the axis of the Venturi tube 3 is suspended on the struts 9.
  • the struts 9 may be hollow to be aligned continuously with the openings 8 for the purposes of gas transport, and in this case in turn have openings 30, preferably on both sides of the / each strut, in particular in the rear part of the strut (with respect to the flow direction) and / or expiring in the body 10 at the end.
  • Fig. 12 shows how the mixer housing 2, a window 27 is provided through which can be observed, which position the control sleeve 14 at the moment of inspection has. It can be seen a reference line 28 on the mixer housing 2 and a bar code 29 on the control sleeve 14. In this way, an optical control of the size of the passage cross-sections is possible.
  • Fig. 13 shows a longitudinal section through the Venturi tube 3. Based on the longitudinal section can be seen zeppelin-shaped body in the channel 7. The zeppelin-shaped body is interchangeable. Thus, the passage cross section of the channel is variable. However, this variation is more static, since an exchange is not possible during operation. It is therefore an option to make before the start of operation.
  • Fig. 14 shows a longitudinal section through a hollow Gasverdritzungsharm 10 in Zeppelin form. Also shown are the inner end surfaces of the hollowed drop-shaped struts 9 which secure the gas displacement body in the Venturi tube and through which fuel gas is directed into the hollow interior of the gas displacement body. Through the outlet openings 31 in the gas displacement body on the outer lateral surface beyond the two end faces, the gas / fuel gas (possibly proportionately) is introduced into the inner region of the Venturi tube.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einem Mischer für gasförmige Medien mit einem Venturi-Rohr, durch das in Rohrachsrichtung ein Gas strömt und in dessen Bereich mit verengtem Querschnitt (7) an der Rohrwand Eintrittsöffnungen (8) für beizumischendes Gas vorgesehen sind, wobei die Durchlassquerschnitte (21) der Eintrittsöffnungen (8) im Betrieb während des Mischungsvorganges mittels Regelgliedern (14) veränderbar sind und ein Verfahren unter Einsatz des Mischers.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Mischer für gasförmige Medien mit einem Venturi-Rohr, durch das in Rohrachsrichtung ein Gas strömt und in dessen Bereich mit verengtem Querschnitt an der Rohrwand Eintrittsöffnungen für beizumischendes Gas vorgesehen sind und ein Verfahren unter Einsatz des Mischers.
  • Bei dem Betrieb von Gasmotoren besteht das Problem, dass die Zusammensetzung der angelieferten Gase Schwankungen unterworfen ist. Diese Schwankungen sind ganz erheblich. Einige Betreiber von Gasmotoren könnten die Effizienz ihrer Anlagen erheblich steigern, wenn sie standardmäßig zwei Gasqualitäten, z.B. Biogas und Erdgas im Wechsel oder gleichzeitig für den Betrieb vorsehen. Ein weiteres Problem ist, dass die Gase unerwünschte Beimengungen enthalten, die im Mischer störende Ablagerungen hervorrufen. Solche Beimengungen sind beispielsweise Schwefel und Wasser.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Mischer zu schaffen, der den Schwankungen der Zusammensetzungen während des Betriebes Rechnung trägt und bei dem Betriebsstörungen durch Verschmutzungen vermieden werden. Weiterhin soll die gleichzeitige oder wechselnde Nutzung verschiedener Gasqualitäten ermöglicht werden. Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst mit einem Mischer für gasförmige Medien gemäß Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche oder nachfolgend beschrieben.
  • Kennzeichen des Mischers für gasförmige Medien mit einem Venturi-Rohr, durch das in Rohrachsrichtung ein Gas strömt und in dessen Bereich mit verengtem Querschnitt an der Rohrwand Eintrittsöffnungen für beizumischendes Gas vorgesehen sind, ist, dass die Eintrittsöffnungen einen veränderbaren Durchlassquerschnitt aufweisen, die im Betrieb während des Mischungsvorganges mittels Regelgliedern veränderbar sind. Mit der Veränderbarkeit der Durchlassquerschnitte für das beizumischende Gas während des Betriebes wird eine ständige Feinanpassung der Gasbeimischung erreicht. Dies ist für einen ruhigen Lauf und für eine effiziente Energieausnutzung von großer Bedeutung.
  • Es ist vorgesehen, dass die Durchlassquerschnitte der Eintrittsöffnungen im Betrieb während des Mischungsvorganges mittels der Regelglieder entsprechend Regelvorgaben kontinuierlich veränderbar sind. Mit der kontinuierlichen Anpassung kann der Mischer feinfühlig und rasch auf Zusammensetzungsänderungen des/der Betriebsmittel während des Betriebes reagieren.
  • Der Bereich des Venturi-Rohres mit verengtem Querschnitt, in dem sich die Eintrittsöffnungen befinden, ist von gegenüber dem Venturi-Rohr verstellbaren Regelgliedern, umfasst mittels der bei einer Verstellung die Durchlassquerschnitte die Eintrittsöffnungen veränderbar sind. Zu den Regelgliedern gehört wenigstens eine, den verengten Querschnitt umfassende Regelhülse, die mit Brennstoffregelöffnungen versehen ist, wobei bei einem gegeneinander Verstellen der Brennstoffregelöffnungen und der Eintrittsöffnungen die Größe der Durchlassquerschnitte veränderbar ist.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Regelhülse mittels eines Regelmechanismus verstellbar ist.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Regelhülse mit dem Regelmechanismus über einen Schubstreifen verbunden ist, der die Regelhülse nach den Vorgaben des Regelmechanismus verstellt, vorzugsweise einem flexiblen bis federsteifen Schubstreifen, wodurch die Durchlassquerschnitte veränderbar sind. Der Schubstreifen weist vorzugsweise eine gewisse Steifigkeit auf. Er stützt sich an der äußeren Gehäusewand ab. Dies hat den Vorteil, dass die Reibung an der Regelhülse nahezu konstant bleibt und nicht von Vorspannungen abhängig ist. Eine thermische Ausdehnung im Gehäuse führt nicht zu einer Erhöhung der Reibung in der Regelhülse, sondern hat nur Einfluss auf den Drehwinkel der Regelhülse.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schubstreifen an einer Rolle des Regelmechanismus einerseits und an der Regelhülse andererseits befestigt ist, und dass die Regelhülse auf dem verengten Querschnitt des Venturi-Rohres entsprechend der Verstellvorgabe des Regelmechanismus von der Rolle über den Schubstreifen verdrehbar ist.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Regelhülse mit dem Regelmechanismus über eine steife Schubstange verbunden ist, die die Regelhülse nach den Vorgaben des Regelmechanismus verstellt und damit die Durchlassquerschnitte veränderbar sind.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die steife Schubstange an dem Übertragungsmittel des Regelmechanismus einerseits und an der Regelhülse andererseits gelenkig angelenkt ist, und dass die Regelhülse auf dem verengten Querschnitt des Venturi-Rohres entsprechend der Verstellvorgabe des Regelmechanismus vom Übertragungsmittel über den Schubstreifen verdrehbar ist.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Regelhülse mit einem Zahnkranz versehen ist, über den ein von dem Regelmechanismus bedienbares Ritzel einen Zahnriemen antreibt, mit dem entsprechend den Vorgaben des Regelmechanismus die Regelhülse auf dem verengten Querschnitt des Venturi-Rohres verdrehbar ist und damit die Durchlassquerschnitte veränderbar sind.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei einer mehrreihigen Anordnung der Eintrittsöffnungen am Venturi-Rohr die Brennstoffregelöffnungen der Regelhülse beiderseits des Angriffsbereiches des flexiblen bis federsteifen Schubstreifens, der steifen Schubstange oder des Zahnkranzes vorgesehen sind.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass im Mischergehäuse ein Fenster vorgesehen ist, durch das die Stellung der Stellglieder beobachtbar ist.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass längs der Achse des Venturi-Rohres ein Gasverdrängungskörper, z.B. in der Form eines Zeppelins, ggf. austauschbar, angeordnet ist. Die Austauschbarkeit dient der schnellen Anpassung des Querschnittes des verengten Venturi Rohres, mit der eine Anpassung an beliebige Betriebsbedingungen erreicht wird.
  • Der Gasverdrängungskörper ist vorzugsweise auf der Seite im Strömungsschatten hohl und weist dort eine entsprechende Austrittsöffnung für das Gas auf. Durch die Hohlräume zur Gasführung wird eine optimale Gasmischung auch im Inneren des Venturi-Rohres erreicht.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens zwei Gaszuführungen für beizumischendes Gas vorgesehen sind. Durch die (wenigstens) zwei Gasanschlüsse wird die Zufuhr verschiedener Gase ermöglicht.
  • Die Regelhülse muss möglichst passgenau auf dem Venturi-Rohr aufsitzen; sie darf aber auch nicht wegen Verschmutzungen oder thermischer Dehnung schwergängig werden. Nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Regelhülse aus einem formstabilen und selbstschmierenden Material besteht.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das formstabile und selbstschmierende Material der Regelhülse Stabilisierungs- und Schmierkomponenten enthält.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Material der Regelhülse aus Kunststoff besteht, insbesondere aus einem mit einem Festschmierstoff selbstschmierend ausgestatteten Kunststoff. Ein geeignetes Material ist beispielsweise Murylat SP® (PETP-SP).
  • Das zum Mischen der Gase verwendete Arbeitsverfahren arbeitet mit einem Mischer mit einem Venturi-Rohr, durch das in Rohrachsrichtung ein Gas strömt und in dessen Bereich mit verengtem Querschnitt durch an der Rohrwand vorgesehene Eintrittsöffnungen beizumischendes Gas strömt, wobei die Durchlassquerschnitte der Eintrittsöffnungen verändert werden, um die Zusammensetzung eines einem Verbraucher zuzuführenden Mischgases den Bedürfnissen anzupassen.
  • Die Durchlassquerschnitte der Eintrittsöffnungen werden im Betrieb für den Mischungsvorgang kontinuierlich den Bedürfnissen entsprechend verändert, um die Zusammensetzung eines einem Verbraucher zuzuführenden Mischgases kontinuierlich den Bedürfnissen anzupassen.
  • Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 einen Mischer für gasförmige Medien, der ein Venturi-Rohr enthält, in dessen Bereich mit verengtem Querschnitt an der Rohrwand Eintrittsöffnungen für beizumischendes Gas vorgesehen sind,
    • Fig. 2 schaubildlich das Venturi-Rohr des Mischers, wobei der Rohrbereich mit verengtem Querschnitt, in dem die Eintrittsöffnungen für das beizumischende Gas vorgesehen sind, von einer Regelhülse umschlossen ist, die auf dem Rohrbereich verdrehbar ist, wobei zum Verdrehen ein von einem Regelmechanismus beaufschlagter, flexibler bis federsteifer Schubstreifen vorgesehen ist,
    • Fig. 3 das Venturi-Rohr mit der Regelhülse und dem zum Verstellen eingesetzten Kunststoffstreifen in Seitenansicht,
    • Fig. 4 eine schaubildliche Darstellung der Regelhülse,
    • Fig. 5 einen Schnitt durch den Mischer zur Darstellung der Ausbiegung und Anlehnung des Kunststoffstreifens an der inneren Gehäusewand,
    • Fig. 6 eine Variante des Verdrehantriebes für die Regelhülse mit einer steifen Schubstange,
    • Fig. 7 schaubildlich eine Variante des Mischers mit einem Zahnriemenantrieb der Regelhülse,
    • Fig. 8 das Venturi-Rohr mit einer in Explosionsdarstellung gezeigten, zweiteiligen Regelhülse,
    • Fig. 9 eine Regelhülse, bei der der Angriffszahnkranz des Zahnriemens zwischen zwei Reihen von Brennstoffregelöffnungen vorgesehen ist,
    • Fig. 10 den Brennstoffregelring auf dem Rohrbereich des Venturi-Rohres mit verengtem Querschnitt,
    • Fig. 11 das Gehäuse des Mischers mit zwei Einlassöffnungen für verschiedene Brenngase, wobei in dem Querschnitt durch das Venturi-Rohr die zentrale Anordnung des zeppelinförmigen Gasverdrängungskörpers zu erkennen ist,
    • Fig. 12 das Gehäuse des Mischers mit einer Schauöffnung zur Kontrolle der Verdrehstellung der Regelhülse,
    • Fig. 13 einen Längsschnitt durch das Venturi-Rohr zur Darstellung des zeppelinförmigen Gasverdrängungskörpers.
    • Fig. 14 einen Längsschnitt durch den hohlen Gasverdrändungskörper.
  • Fig. 1 zeigt einen Mischer für gasförmige Medien, die einem Verbraucher beispielsweise einer Brennkraftmaschine zugeführt werden. Der Mischer 1 besteht aus einem Gehäuse 2, in dem sich ein Venturi-Rohr 3 befindet. Durch den Einlass 4 des Venturi-Rohres 3 wird Luft in die stromab befindliche Brennkraftmaschine angesaugt. Das Venturi-Rohr 3 ist angeordnet in einem Mischergehäuse 2, das der Gasführung dient.
  • Es ist eine Brenngaszuführung 5 zu erkennen. Oberhalb des Gehäuses 2 befindet sich ein Regelmechanismus 6 für eine später erläuterte Regelhülse, die die Zuführung des Brenngases regelbar macht. Der Rohrbereich 7 des Venturi-Rohres 3 mit verengtem Querschnitt ist mit Eintrittsöffnungen 8 für das Brenngas in den Rohrbereich 7 versehen. Im Rohrbereich 7 ist längs der Achse des Venturi-Rohres 3 mittels Streben 9 ein zeppelinförmiger Gasverdrängungskörper 10 angeordnet.
  • Fig. 2 zeigt den Kernbereich des Mischers 1 und zwar das Venturi-Rohr 3 mit dem konisch sich verjüngenden Einlass, dem verengten Rohrbereich 7 und dem konisch sich erweiternden Auslass 12. Im Rohrbereich 7 sind die Eintrittsöffnungen 8 zu erkennen. Über Flansche 13 ist das Venturi-Rohr 3 in das Mischergehäuse einfügbar. Der Rohrbereich 7 wird umfasst von einer Regelhülse 14, die in Fig. 3 in Seitenansicht und in Fig. 4 als Einzelteil dargestellt ist. Die Regelhülse 14 besteht aus einem formstabilen und selbstschmierenden Material. Dabei ist es möglich, dass das formstabile und selbstschmierende Material der Regelhülse Stabilisierungs- und Schmierkomponenten enthält. Die Regelhülse kann aus Metall, Keramik, Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff bestehen. Das Material soll den Anforderungen genügen, formstabil und selbstschmierend zu sein. Ein beispielsweise geeignetes Material ist Murylat SP®. Ein solches formstabiles und selbstschmierendes Material ist z.B. ein Kunststoff.
  • Die Regelhülse 14 ist mit Brenngasregelöffnungen 15 versehen. Die Öffnungen 8 und 15 entsprechen einander, müssen es aber nicht. Die Regelhülse 14 weist einen Kragen 16 auf, an dem ein flexibler bis federsteifer Schubstreifen 17 befestigt ist. Die Schubstange kann beispielsweise eine Steifigkeit in der Größenordnung eines Kabelbinders haben. Das andere Ende des Schubstreifens 17 ist an einer Rolle 18 befestigt. Die Rolle 18 sitzt auf einer Welle 19 des Regelmechanismus 6. Drehbewegungen der Welle 19 werden auf den Schubstreifen 17 übertragen, womit gleichfalls die Regelhülse 14 verdreht, verstellt wird. Der Schubstreifen 17 legt sich beim Schieben an die Wand 20 oder einem ähnlich gearteten Führungselement an und stützt sich an der Wand bzw. dem Führungselement ab. Beim Verdrehen der Regelhülse 14 verstellen sich die Eintrittsöffnungen 8 und die Brennstoffregelöffnungen 15 gegeneinander. Das hat zur Folge, dass sich die offenbleibenden Durchlassquerschnitte 21 verändern. Nach Maßgabe der Vorgaben einer nicht dargestellten Regelvorrichtung lassen sich so die Beimischmengen des Brenngases kontinuierlich an die Anforderungen anpassen.
  • In Fig. 6 ist eine Variante des Schubbetriebes der Regelhülse 14 dargestellt. In diesem Fall kommt eine steife Schubstange 22 zum Einsatz, die die Regelhülse 14 verstellt. Die Schubstange 22 ist an der Rolle 18 und an der Regelhülse 14 beispielsweise mittels Kugelgelenken 23 angelenkt.
  • Fig. 7 zeigt einen Antrieb zum Verdrehen der Regelhülse 14 mittels eines Zahnriemens 24. Die Regelhülse 14 ist zu diesem Zweck mit einem Zahnkranz 25 (Fig. 9 und 10) versehen. Der Zahnriemen 24 wird bewegt von einem Ritzel 26 und verdreht über den Zahnkranz die Regelhülse 14. Das Ritzel 26 wird angetrieben vom Regelmechanismus 6 nach Vorgaben der nicht dargestellten Regelvorrichtung.
  • In Fig. 8 ist eine zweiteilige Ausführungsform der Regelhülse 14 in Explosionsansicht dargestellt. Die beiden Teile 14a und 14b werden auf dem Rohrbereich 7 zusammengesteckt. Die Veränderung der Durchlassquerschnitte 21 beim Verdrehen der Regelhülse 14 verhält sich wie bei den Schubstreifen 17 und Schubstangen 22, indem sich die Eintrittsöffnungen 8 und die Brennstoffregelöffnungen 15 gegeneinander verlagern. Nach Maßgabe der Vorgaben der nicht dargestellten Regelvorrichtung lassen sich die Beimischmengen des Brenngases kontinuierlich an die Anforderungen anpassen.
  • In Fig. 9 und 10 ist eine einteilige Regelhülse 14 mit Zahnkranz 25 und anderen Formen der Brennstoffregelöffnungen 15 dargestellt. Die Form und Größe der Brennstoffregelöffnungen und Eintrittsöffnungen 8 richtet sich nach den Durchsatzmengen. In den Fig. 9 und 10 sind die Öffnungen 8 und 15 länglich geformt. Eine weitere Abwandlung besteht darin, dass der Zahnkranz 25 bei einer mehrreihigen Anordnung der Eintrittsöffnungen 8 am Venturi-Rohr und der Brennstoffregelöffnungen 15 an der Regelhülse 14 zwischen den Öffnungen angeordnet ist. Gleiches gilt natürlich auch für den Kragen 16 der Regelhülse, für den flexiblen bis federsteifen Schubstreifen 17 und den Angriffsbereich der steifen Schubstange 22. Fig. 9 zeigt die Regelhülse 14 allein. In Fig. 10 ist sie über den verengten Rohrbereich 7 des Venturi-Rohres 3 geschoben. Erkennbar ist dabei auch, wie die Durchlassquerschnitte 21 zwischen den Eintrittsöffnungen 8 und den Brennstoffregelöffnungen 15 frei bleiben.
  • Der Kragen 16 und der Zahnkranz 25 können bei allen Varianten der Regelhülse 14 an einer Hülsenseite wie in Fig. 4 oder in der Mitte zwischen den Brennstoffregelöffnungen 15 wie in Fig. 9 und 10 vorgesehen sein. Es ist auch möglich, die Brennstoffregelöffnungen an die Hülsenränder zu legen, wobei sie zu den Flanken der Regelhülsen offen sein können.
  • Fig. 11 zeigt einen Mischer 1 mit zwei Stutzen 5 für die Zuführung unterschiedlicher Brenngase. Im Kanal 7 des Venturi-Rohres 3 ist zu sehen, wie der sich längs der Achse des Venturi-Rohres 3 erstreckende zeppelinförmige Körper 10 an den Streben 9 abgehängt ist.
  • Die Streben 9 können hohl sein, um mit den Öffnungen 8 für die Zwecke eines Gastransports durchgängig zu fluchten, und weisen in diesem Fall ihrerseits Öffnungen 30 auf, vorzugsweise auf beiden Seiten der/ jeder Strebe, insbesondere im hinteren Teil der Strebe (in Bezug auf die Strömungsrichtung) und/oder am Ende auslaufend in den Körper 10.
  • Fig. 12 zeigt, wie am Mischergehäuse 2 ein Fenster 27 vorgesehen ist, durch das beobachtet werden kann, welche Stellung die Regelhülse 14 im Augenblick der Einsicht hat. Man sieht einen Referenzstrich 28 am Mischergehäuse 2 und einen Strichcode 29 an der Regelhülse 14. Auf diese Weise ist eine optische Kontrolle der Größe der Durchlassquerschnitte möglich.
  • Fig. 13 zeigt einen Längsschnitt durch das Venturi-Rohr 3. Anhand des Längsschnittes kann man den zeppelinförmigen Körper im Kanal 7 erkennen. Der zeppelinförmige Körper ist austauschbar. Damit ist der Durchlassquerschnitt des Kanals variierbar. Diese Variation ist aber mehr statisch, da während des Betriebes ein Austausch nicht möglich ist. Es handelt sich also um eine vor Betriebsbeginn vorzunehmende Anpassungsmöglichkeit.
  • Fig, 14 zeigt einen Längsschnitt durch einen höhlen Gasverdrändungskörper 10 in Zeppelinform. Weiterhin gezeigt sind die Innenendflächen der ausgehöhlten tropfenförmigen Streben 9, mit denen der Gasverdrängungskörper im Venturi-Rohr befestigt ist und durch die Brenngas in das hohle Innere des Gasverdrängungskörpers geleitet wird. Durch die Austrittsöffnungen 31 im Gasverdrängungskörper auf dessen äußerer Mantelfläche jenseits der beiden Stirnflächen wird das Gas / Brenngas (ggf. anteilig) in den Innenbereich des Venturi-Rohres eingebracht.

Claims (15)

  1. Mischer für gasförmige Medien mit einem Venturi-Rohr (3), durch das in Rohrachsrichtung ein Gas strömt und in dessen Bereich mit verengtem Querschnitt (7) an der Rohrwand Eintrittsöffnungen (8) für beizumischendes Gas vorgesehen sind, wobei die Durchlassquerschnitte (21) der Eintrittsöffnungen (8) im Betrieb während des Mischungsvorganges mittels Regelgliedern (14) veränderbar sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zu den Regelgliedern wenigstens eine, den verengten Querschnitt umfassende Regelhülse (14) gehört, die mit Brennstoffregelöffnungen (15) versehen ist, wobei bei einem gegenseitigen Verstellen der Brennstoffregelöffnungen (15) und der Eintrittsöffnungen (8) durch Verdrehen der Regelhülse (14) die Größe der Durchlassquerschnitte (21) veränderbar ist und
    längs der Achse des Venturi-Rohres (3) ein Gasverdrängungskörper angeordnet ist.
  2. Mischer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Regelhülse (14) mittels eines Regelmechanismus (6) verstellbar ist und mit dem Regelmechanismus (6) über einen Schubstreifen (17) verbunden ist, der die Regelhülse (14) nach den Vorgaben des Regelmechanismus (6) verstellt, wodurch die Durchlassquerschnitte (21) veränderbar sind.
  3. Mischer nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass der Schubstreifen (17) an einer Rolle (18) oder einem anderen Rundkörper des Regelmechanismus (6) einerseits und an der Regelhülse (14) andererseits befestigt ist, und dass die Regelhülse (14) auf dem verengten Querschnitt (7) des Venturi-Rohres (3) entsprechend der Verstellvorgabe des Regelmechanismus (6) von der Rolle (18) über den Schubstreifen (17) verdrehbar ist.
  4. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelhülse (14) mittels eines Regelmechanismus (6) verstellbar ist und mit einem Zahnkranz (25) versehen ist, über den ein Ritzel (26) ein von dem Regelmechanismus (6) bedienbarer Zahnriemen (24) geführt ist, mit dem entsprechend den Vorgaben des Regelmechanismus (6) die Regelhülse (14) auf dem verengten Querschnitt (7) des Venturi-Rohres (3) verdrehbar ist und damit die Durchlassquerschnitte (21) veränderbar sind.
  5. Mischer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsöffnungen (8) mehrreihig am Venturi-Rohr (3) angeordnet sind und hierbei die Brennstoffregelöffnungen (15) der Regelhülse (14) vorzugsweise beiderseits des Angriffsbereiches des flexiblen bis federsteifen Schubstreifens (17) oder des Zahnkranzes (25) vorgesehen sind.
  6. Mischer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Mischergehäuse (2) ein Fenster (27) vorgesehen ist, durch das die Stellung der Regelhülse (14) beobachtbar ist.
  7. Mischer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasverdrängungskörper (10) austauschbar und/oder etwa in der Mitte des Gaskanals angeordnet ist.
  8. Mischer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Gaszuführungen (5) für von außen beizumischendes Gas vorgesehen sind.
  9. Mischer nach einem oder mehreren der der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelhülse (14) aus einem formstabilen und selbstschmierenden Material besteht, das vorzugsweise Stabilisierungs- und Schmierkomponenten enthält.
  10. Mischer nach einem oder mehreren der der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass die Regelhülse (14) aus Kunststoff besteht, vorzugsweise aus einem faserverstärkten Kunststoff, und der Kunststoff insbesondere ein Polyester und insbesondere Polyethylenterephtalat ist.
  11. Mischer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasverdrängungskörper (10) mittels Streben (9) im Gaskanal angeordnet ist, wobei der Gasverdrängungskörper (10) ggf. hohl ist und ein oder mehrere Austrittsöffnungen (31) für eingeleitetes Gas aufweist und/oder die Streben (9) ggf. hohl sind, um mit den Eintrittsöffnungen (8) für die Zwecke eines Gastransports durchgängig zu fluchten, und ihrerseits ein oder mehrere Öffnungen (30) aufweisen, vorzugsweise auf beiden Seiten der / jeder Strebe, insbesondere nur im hinteren Teil der Strebe in Bezug auf die Strömungsrichtung, und/oder am Ende auslaufend in den Gasverdrängungskörper (10).
  12. Verfahren zum Mischen von Gasen in einem Mischer (1) mit einem Venturi-Rohr (3), durch das in Rohrachsrichtung ein Gas strömt und in dessen Bereich mit verengtem Querschnitt (7) durch an der Rohrwand vorgesehene Eintrittsöffnungen (8) beizumischendes Gas strömt, wobei die Durchlassquerschnitte (21) der Eintrittsöffnungen (8) verändert werden, um die Zusammensetzung eines einem Verbraucher zuzuführenden Mischgases den Bedürfnissen anzupassen und das Mischgases vorzugsweise einem Verbrennungsprozess zugeführt wird, wobei zu den Regelgliedern wenigstens eine, den verengten Querschnitt umfassende Regelhülse (14) gehört, die mit Brennstoffregelöffnungen (15) versehen ist, wodurch bei gegenseitigen Verstellen der Brennstoffregelöffnungen (15) und der Eintrittsöffnungen (8) durch Verdrehen der Regelhülse (14) die Größe der Durchlassquerschnitte (21) verändert wird und längs der Achse des Venturi-Rohres (3) ein Gasverdrängungskörper angeordnet ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassquerschnitte (21) der Eintrittsöffnungen (8) im Betrieb während des Mischungsvorganges kontinuierlich den Bedürfnissen entsprechend verändert werden, um die Zusammensetzung eines einem Verbraucher zuzuführenden Mischgases kontinuierlich den Bedürfnissen anzupassen.
  14. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Venturirohr ein sauerstoffhaltiges Gas strömt während von außen durch die Brennstoffregelöffnungen (15) ein oder mehrere unterschiedliche oder unterschiedlich zusammengesetzte Brenngase zugeführt werden, wobei die unterschiedlichen oder unterschiedlich zusammengesetzten Brenngase insbesondere durch zwei Gaszuführungen (5) zuströmen.
  15. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischer ein Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ist.
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