EP2710250A1 - Gas mixer, gas mixing system, gas engine - Google Patents

Gas mixer, gas mixing system, gas engine

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EP2710250A1
EP2710250A1 EP12724290.7A EP12724290A EP2710250A1 EP 2710250 A1 EP2710250 A1 EP 2710250A1 EP 12724290 A EP12724290 A EP 12724290A EP 2710250 A1 EP2710250 A1 EP 2710250A1
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EP
European Patent Office
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gas
housing part
inflow
venturi tube
section
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12724290.7A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Johannes PRINZ
Manolo ODERMATT
Anko Ernst
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Rolls Royce Solutions GmbH
Original Assignee
MTU Friedrichshafen GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by MTU Friedrichshafen GmbH filed Critical MTU Friedrichshafen GmbH
Publication of EP2710250A1 publication Critical patent/EP2710250A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02M35/10Air intakes; Induction systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
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    • F02M21/047Venturi mixer
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    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
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    • B01F25/31Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
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    • B01F25/312512Profiled, grooved, ribbed throat, or being provided with baffles
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    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Definitions

  • Gas mixer gas mixing system, gas engine
  • the invention relates to a gas mixer according to the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to a gas mixing system and a gas engine.
  • a gas mixer of the type mentioned above is used for mixing a first gas and a second gas.
  • the first gas is in the form of combustion air, i. H. Fresh air or a lean air / gas mixture
  • the second gas is formed in the form of a fuel gas.
  • a suitable for the gas engine air / fuel gas mixture of combustion air and this mixed fuel gas is provided.
  • a lambda ratio namely the ratio of a fuel gas to the combustion air, for example, to the power requirement of a lean gas engine.
  • a gas mixer can be taken, for example, from EP 0 898 064 A1 in the form of a Venturi mixer, which is connected upstream of a lean-burn gas engine in a gas mixing system for mixing fuel gas to combustion air or a lean gas mixture.
  • an inflow limiting limiting actuator that is suitably driven can be highly complex.
  • the drive of an actuator for the inflow limiting limiting actuators can be complicated.
  • Angular gear and other propelled for transmitting power by means of gears mechanical drives are relatively susceptible to wear, so that in any case over the term an adjustment accuracy or setting speed suffers.
  • EP 2 016 994 A describes a gas mixer of the type mentioned in the introduction, in which a venturi tube has inlet openings for fuel gas in the region of a narrowed cross section, which can be changed during the mixing process by means of control elements.
  • the regulating members comprise a regulating sleeve with fuel regulating openings which includes the narrowed cross section, wherein the size of passage cross sections for the fuel gas can be changed in the case of a mutual adjustment of the fuel regulating openings against inlet openings for the fuel gas.
  • the narrowed cross-section is formed by means of a displacer arranged in the Venturi tube.
  • the invention begins, whose object is to provide a gas mixer, which is improved in terms of the prior art.
  • the actuator should be designed comparatively robust.
  • the actuator should be comparatively fast and yet accurately positionable.
  • the object of the invention is also to specify a corresponding gas mixing system with the gas mixer and a suitable gas engine, in particular a lean-burn gas engine.
  • the object relating to the gas mixer is achieved by a gas mixer of the type mentioned, wherein according to the invention it is provided that the first actuating part is formed as a first gas housing part and the second actuating part as a second gas housing part, wherein at least one of the gas housing parts part of the Venturi tube and / or the inflow pipe forms, and at least one of the gas housing parts is movable against another, wherein the movable gas housing part comprises a rotor of a linear motor.
  • first and / or second gas housing part is movable relative to the other and forms the moving part of a linear motor.
  • suitable magnetic field generating means may be provided in or on the first and / or second gas housing part, for.
  • the invention is based on the consideration that a gas mixer of the type mentioned above already comparatively robust due to the use of gas housing parts for the actuator is designed to be able to operate over long periods without significant wear or contamination can.
  • a drive for an actuator formed by a first and a second gas housing part delimiting the inflow cross-section still proves to be in need of improvement.
  • the invention has recognized that for adjusting the inflow cross-section of at least one of the gas-housing parts should be movable against the other one. Further, the invention has recognized that the movement for a gas housing part should best take place in the direction of a longitudinal axis of the Venturi tube.
  • the invention has recognized that the concept of a Linear motion provides fundamental advantages over the concept of a rotary motion to drive the actuator or to the movement of the actuator.
  • the invention therefore provides that the movable gas housing part has a rotor of a linear motor.
  • the invention has recognized that a linear motor can comparatively easily be implemented for the relative movement of gas-housing parts when limiting an inflow cross-section.
  • the concept of the invention utilizes the advantages of a linear motor in order to set an inflow cross section exactly and therefore flexibly and highly dynamically.
  • the invention has recognized that a linear motor can be implemented particularly well for this function. In this way, a flexible and fast, but nevertheless exactly positionable actuator is realized, which also comparatively high adjustment forces are available. Thus, a particularly robust and both fine and very dynamically adjustable gas mixer is realized.
  • a diffuser space is delimited before an orifice of the inflow pipe by a dome on an inner side of the Venturi tube.
  • the dome forms a further narrowing of the mixing gap wall of the Venturi tube.
  • the inflow opening pointing to the inflow opening is advantageously arranged at the highest point of the dome.
  • the movable gas housing part is formed as a ring part, which delimits a ring dome along an inner circumference of the Venturi tube.
  • a one-sided movable gas-housing part is formed on a first side of the Venturi tube and a gas-housing part movable on another side is formed on a second side of the Venturi tube.
  • the Anström redesign has an elongated shape.
  • the Anström stresses extends with its longer axis along a longitudinal axis of the Venturi tube.
  • a mixing gap is formed transversely to the longitudinal axis of the Venturi tube and transversely to the longer axis of the Anström emotionss. This arrangement has changed with regard to the flow through the first gas proved to be particularly advantageous, at the same time good mixing of the first and second gas can be achieved.
  • the first gas housing part is movable relative to the second fixed gas housing part, in particular along the longitudinal axis, by means of the linear motor is displaceable.
  • the second gas housing part can be displaceable against the first fixed gas housing part, in particular along the longitudinal axis, by the linear motor.
  • the first gas housing part is a gas housing part initially flowed in the flow direction of the first gas. This can advantageously be ensured that the main flow resistance is carried by the fixed gas housing part.
  • a longitudinal position of the inflow opening is fixed by means of the fixed gas housing part.
  • the size of a mixing gap in the Venturi tube then advantageously determines itself essentially as the distance between the inflow cross section and the inflow body.
  • it is a gas mixer in which the inflow cross section is variable but the mixing gap itself has a fixed, free cross section.
  • a comparatively fixed pressure loss can thus be set for the constriction at the mixing gap.
  • the gas mixer can be operated comparatively stably with good mixing results, even with different inflow conditions of the second gas.
  • the longitudinal position in the region of a parallel to the longitudinal axis of the Anström emotionss extending section is fixed.
  • the portion extending parallel to the longitudinal axis of the Anström emotionss part of an approximately cylindrical portion of the Anström emotionss.
  • An admixture can be achieved with a comparatively low mixing resistance.
  • both the first and the second gas housing parts are movable and the first and second gas housing parts are movable against the other.
  • both the first and the second gas housing parts can be moved "in the flow direction""backwards" along the longitudinal axis, or the mixing gap can also be moved to a rather forward position. be adjusted by both the first and the second gas housing part along the longitudinal axis "forward" are adjusted.
  • the size of a mixing gap is essentially defined as the distance between the inflow cross section and the inflow body by means of a variable longitudinal position of the inflow opening to the venturi tube.
  • the longitudinal position is set in the region of a transverse to the longitudinal axis of the Anström emotionss section.
  • the absolute longitudinal position of the inflow cross section thus results in a different cross-section of the mixing gap.
  • to a corresponding part of the Anström emotionss is designed as an approximately pitifully rejuvenating part.
  • the mixing gap is also increasingly increased when the inflow cross section moves "to the rear".
  • the first and / or second gas housing part are part of a wall of the Venturi tube.
  • the wall is to a particularly preferred manner in the form of a domed in the interior of the Venturi tube dome formed over an orifice of the inflow pipe. Between the mouth of the inflow pipe and inflow cross section in the dome, a suitable diffuser effect for the second gas is achieved.
  • a solid gas housing part to form part of a wall of the venturi tube, which runs transversely to a longitudinal axis of the Venturi tube.
  • the transverse to the longitudinal axis of the Venturi tube part of the wall is formed as a curved portion of the dome.
  • a solid gas housing part forms the inflow surface of the dome and a solid gas housing part forms the outflow surface of the dome.
  • a movable gas-housing part may be movable between the front fixed gas-housing part and the rear fixed gas-housing part.
  • two movable gas housing parts between the said front fixed gas housing part and the rear fixed gas housing part to be axially movable.
  • the movement of the movable gas housing part is thus relatively little burdened by flow resistance, so it can be implemented with low friction and comparatively little effort from the linear motor.
  • This is advantageous for a quick yet accurate positioning of the movable gas housing parts and thus advantageous for a quick and accurate adjustability of the inflow cross section.
  • a movable gas housing part can only form part of a wall of the Venturi tube, which extends parallel to a longitudinal axis of the Venturi tube.
  • a flow resistance for a movable gas housing part is practically negligible.
  • the stator of the linear motor can be arranged on any position that is expediently available in the context of the constructional conditions opposite the rotor. It has proven particularly preferable for the stator of the linear motor to be arranged on a housing part which does not delimit the inflow cross section. As a result, the linear motor in the inflow area can be accommodated comparatively protected against soiling and the like. Particularly preferably, the stator of the linear motor can be formed on the inflow pipe. The linear motor can be accommodated thereby comparatively space-saving.
  • Each movable gas housing part preferably has a rotor of a linear motor.
  • Fig. 2 is a sectional structural view of a gas mixer according to a first preferred embodiment
  • Fig. 3 is a sectional structural view of a gas mixer according to a second preferred embodiment.
  • Fig. 1 shows in section a principle known from the prior art possibility for the execution of a gas mixer 1.
  • the gas mixer 1 is formed by an approximately T-shaped converging Venturi tube 2 and 3 inlet pipe in the Venturi tube 2 is a Anström emotions 4 fixed ,
  • the wall of the Venturi tube 2 is also everted along an inner circumference by a dome 5 above the mouth 3.1 of the inflow pipe 3.
  • a dome 5 Between the dome 5 and the Anström stresses 4 so a symmetrical to the longitudinal axis A of the Venturi tube 2 lying annular mixing gap 6 is formed.
  • the dome 5 At its approximately smallest dimension, the dome 5 an inflow opening 7, which allows the ringing as the inflow of gas from the inflow pipe 3.
  • An opening 8 in the Venturi tube can be used for pressure measurement.
  • the gas mixer 1 designed in this way according to the Venturi principle can be connected with the Venturi tube 2 to a gas line for a first gas G1, which is inevitably accelerated in the region of the mixing gap 6 when flowing through the gas mixer 1, and so on a static pressure in the region of the mixing gap is lowered relative to the pressure conditions in the inflow pipe 3.
  • a second gas G2 is sucked out of the inflow pipe 3 firstly into the diffuser space defined by the dome 5 and then through the inflow opening 7 into the venturi pipe 2.
  • the second gas G2 mixes in the region of the outflow side of Anström emotionss 4 with the first gas G1.
  • the mixing ratio between the first gas G1 and the second gas G2 basically follows exponential -ggfs according to the Venturi principle. linearly approximated characteristic, which is essentially determined by the inflow section 7.1 of the inflow opening 7. Should the inflow opening be comparatively precise and as flexible as possible with comparatively high dynamics.
  • the Anström redesign may be designed depending on the conditions of the flow, on the one hand to achieve the best possible mixed mixture of the gas G1 and G2 and on the other with as quickly as possible again adjusting homogeneous flow conditions. Nevertheless, in the prior art, the mixing ratio between the first and second gas G1, G2 is adjusted by suitable flow rate valves.
  • FIG. 2 shows, by way of example, a first gas mixer 100, based essentially on the concept of the first further developing variant.
  • the gas mixer 100 has an approximately T-shaped converging Venturi tube 20 and an inflow pipe 30.
  • the Venturi tube 20 extends along a longitudinal axis A and has a fixed Anströmpian 40 which is arranged symmetrically to the longitudinal axis A and with its elongate axis collinear to the longitudinal axis A.
  • the wall of the Venturi tube 20 forms a dome 50, which bulges in the interior of the Venturi tube 20.
  • a mixing gap 60 is formed, which extends annularly around the Anström emotions 40 between the outer surface of the Anström emotionss 40 and the outer surface of the dome 50; this at the location of the smallest distance between dome 50 and Anström emotions 40.
  • an opening 80 is also formed in the dome 50. This serves primarily for attachment of Anström emotionss 40. As an opening, however, this can also serve as a pressure equalization or for attaching a probe or the like.
  • An inflow opening 70 in the dome 50 has an inflow cross section 71, which in the present case is variably adjustable, while a cross section 61 of the mixing gap 60 is fixed in the first embodiment shown in FIG.
  • the dimensions of the cross sections 61, 71 are basically dependent on the size of a gas mixer 100, 200.
  • the cross section 61 is to be formed with a measure of, for example, about 40 mm, while the inflow cross section 71 is variably adjustable in the range of a dimension between, for example, 0 and 15 mm , These dimensions have proven to be particularly preferred for a Anström restructuring 40 with a diameter ratio of the largest to smallest diameter D / d of about 120mm / 80 mm.
  • a first gas G1 -here in the form of fresh air and a second gas G2 -here in the form of a fuel gas such as natural gas, biogas or other methane-containing gas in a particularly advantageous manner an air gas mixture G1 + G2 according to the illustrated with reference to FIG. 1 Venturi ritouch.
  • the inflow cross section 71 of the inflow opening 70 can be adjusted by a movable second gas housing part 93, which is movable back and forth between a first fixed gas housing part 91 and a second fixed gas housing part 92 in order to adjust the inflow cross section 71 of the inflow opening 70 as required.
  • the first fixed gas-housing part 91 is formed as an upstream-side arched part of the dome 50.
  • the second fixed gas-housing part 92 is formed as a downstream-side curved part of the dome 50.
  • the movable gas housing part 93 has an exclusively parallel to the longitudinal axis A extending outside, which can be flush with the initially adjacent outer sides of the first and second fixed gas housing part 91, 92.
  • the movable gas-housing part 93 is thus hardly hindered in its movement by a pressure or similar flow resistance of the flow of the first gas G1 or the gas mixture G1 + G2 in the Venturi tube 20.
  • the movable gas housing part 93 can thus be moved relatively free of resistance-that is, practically free.
  • an actuator 90 is thus formed by means of which the inflow cross section 71 of the inflow opening 70 is variably adjustable, wherein the actuator 90 is formed by the first fixed gas housing part 91 and the movable gas housing part 93.
  • Both gas housing parts 91, 93 form part of the wall of the Venturi tube 20, specifically in the present case a part of the wall of the dome 50.
  • the movable gas housing part 93 is driven by a drive in the form of a linear motor 10.
  • a rotor 11 of the linear motor 10 is formed on the movable gas housing part 93, while the stator 12 of the linear motor is fastened to the material or in the wall of the inflow pipe 30 (on the one hand) or the venturi pipe 20 (on the other hand).
  • the movable gas housing part 93 When energized linear motor 10 - according to a Positionsvorgabe- the movable gas housing part 93 thus between the first and second fixed gas housing part 91, 92 exclusively in the direction of the longitudinal axis A back and forth to be movable.
  • axis a of the or of the rest of the cylinder-like circumference of the gas housing 93 multiply arranged rotor 11 of the linear motors or 10 thus runs parallel to the longitudinal axis A of the Venturi tube 20.
  • the sectional view of Fig. 2 shows only a section through a total annular arrangement of a plurality of linear motors 10 or a single annular linear motor 10 having a plurality of elements to form a rotor 11 or a starter 12.
  • Such measures can be taken in various forms to represent a suitable linear motor system of a single or multiple linear motors 10, without to deviate from the generally claimed concept of the invention according to the claims.
  • the movable glass housing part 93 has an approximately Z-shaped cross-section in sectional view - an otherwise annular shape.
  • a first leg 93.1 of the Z-shaped cross section (or a first annular course with a smaller cross section) forms part of the wall of the dome 50.
  • a second leg 93.2 of the Z-like cross section (or a second annular course with a larger cross section) is a carrier of the rotor 11 of the linear motor 10.
  • the two cross-sectional parts 93.1, 93.2 (ring part of smaller diameter and ring part larger diameter) are integrally connected to one piece about a standing approximately perpendicular to the longitudinal axis a part 93.3.
  • Both legs 93.1, 93.2 of the Z-shaped cross-section are aligned along the axis a as well as the longitudinal axis A of the Venturi tube.
  • the diffuser space 51 enclosed by the dome 50 is extended correspondingly via a rear fixed gas-housing part 92 of the dome 50.
  • a movement of the movable gas housing part 93 takes place in the diffuser space 51 and increases it with enlargement of the inflow section 71 and reduces this with a reduction of the inflow 71.
  • the presently described first embodiment is particularly suitable for additional adjustment of the mixing ratio of the first gas G1 to the second gas G2 via the inflow cross section 71.
  • the first embodiment shown in FIG. 2 has an advantageously formed contour of the flow body 40. This has along the longitudinal axis A at the longitudinal position of the inflow opening 70 an approximately cylindrical part 41 with an outer surface 42 running parallel to the longitudinal axis A. This first guarantees that a constant cross section 61 of the mixing gap 60 remains over the entire variance of the inflow cross section 71. Only beyond an adjustment amplitude of the movable gas housing part 93, the Anström stresses 40 has an approximately conically tapered portion 43 with transverse to the longitudinal axis A extending surface 44.
  • FIG. 3 shows a gas mixer 200 which substantially follows the concept of the second variant.
  • an actuator 90 'with gas housing parts of a wall of a dome 50 is formed.
  • the actuator 90 ' is formed exclusively with movable gas housing parts, namely a first movable gas housing part 93 and a second movable gas housing part 94.
  • Both movable gas housing parts 93, 94 have an approximately Z-shaped cross-section of a ring shape, as with reference to FIG has been described.
  • the ring parts with a smaller diameter of the variably adjustable inlet opening 70 are facing.
  • the ring parts with a larger cross section each carry a stator 11a, 11b of a linear motor 10a, 10b.
  • the ring part with a smaller cross section is designated 93.1 or 94.1.
  • the ring part of larger cross section is designated 93.2 or 94.2.
  • the two ring parts connecting substantially perpendicular to the longitudinal axis A extending ring portion is denoted by 93.3 or 94.3.
  • the two movable gas-housing parts 93, 94 are both movable between a first fixed gas-housing part and a second fixed gas-housing part 91, 92.
  • the inflow cross section 71 of the inflow opening 70 between the ring sections 93.1 and 94.1 is variably adjustable.
  • the ring sections 93.2, 94.2 extend for this purpose in a groove formed essentially by the fixed gas housing parts 91, 92 in the diffuser space 51, which serves as a guide element; that is, as a guide element for the carrier of the rotor 11a, 11b of a first and second linear motor 10a, 10b.
  • a part of the guide groove surface is formed by the stator 12a, 12b of the linear motor 10a, 10b.
  • the diffuser space 51 is therefore extended to form a guide groove with the first and second fixed gas housing parts 91, 92.
  • the guide groove 51a serves to guide the ring portion 93.2 larger cross section.
  • the guide groove 51b serves to guide the ring section 94.2 of larger cross-section.
  • the linear motors 10a, 10b are constantly energized.
  • the inflow cross section 71 can be variably adjusted in different ways.
  • the linear motor 10b can remain unactuated and the linear motor 10a can be actuated, i. H. energized and acted upon with a position specification.
  • the movable gas-housing part 94 remains at the same position while the other movable gas-housing part 93 is moved relative to the gas-housing part 94 according to a preset position and enlarges or reduces the inflow section 71.
  • the gas mixer 200 of FIG. 3 offers the possibility not only of adjusting the inflow cross section 71, but also of setting the cross section 61 of the mixing gap 60 variably. Basically thereby a pressure loss on the mixing section is variably adjustable and thus the suction effect on the second gas G2 in the inflow pipe 30.
  • this is achieved in that the inflow opening 70 is arranged at a longitudinal position of the longitudinal axis A, in the region of a transverse to the longitudinal axis of the Anström stressess 40 dur- fenden section 43 is located.
  • the Anström stresses 40 here has a transverse to the longitudinal axis surface 44 to form an approximately conically tapered portion 43.
  • a cylindrical part -the part 41 with surface 42 in the gas mixer 100- is missing here.
  • At the conically tapering part 43 directly adjoins the upstream part 45.
  • the actuator 90 'of the gas mixer 200 is formed with a first movable gas housing portion 93 and a second movable gas housing portion 94, both gas housing portions 93, 94 defining the inflow section 71 and being part of the wall of the mandrel 50 at the same time.
  • the movable gas-housing parts 93, 94 can each be driven individually via their own linear motors 10a, 10b, that is, they can be moved separately or both simultaneously according to a corresponding position specification. With simultaneous movement of the gas housing parts 93, 94, the inflow opening 70 can be positioned along a longitudinal axis to a desired longitudinal position. A subsequent relative movement-if it is effected by both linear motors 10a, 10b or only one of them-can then adjust the inflow cross-section 71.

Abstract

Gas mixer (1, 100, 200) for mixing a first gas (G1) and a second gas (G2), in particular combustion air and a combustion gas, preferably for a gas engine, in particular a lean-burn gas engine, with a gas housing having: a Venturi tube (20), a flow body (40) for the first gas (G1), which flow body (40) is arranged in the Venturi tube (20) so as to form a mixing gap (60), an inflow tube (30), which is connected to the Venturi tube (20), to an inflow opening (70) to the Venturi tube (20) for the second gas (G2), an actuating element, by means of which the inflow cross section (71) of the inflow opening (70) can be variably adjusted, wherein the actuating element has a first actuating part and a second actuating part which restricts the inflow cross section (71), wherein the first actuating part is formed as a first gas housing part and the second actuating part is formed as a second gas housing part, wherein at least one of the gas housing parts (91, 92, 93, 94) forms a part of the Venturi tube (20) and/or of the inflow tube (30), and at least one of the gas housing parts (91, 92, 93, 94) can be moved with respect to another, wherein the movable gas housing part (93, 94) has a rotor of a linear motor (10, 10A, 10B).

Description

Gasmischer, Gasmischsystem, Gasmotor  Gas mixer, gas mixing system, gas engine
Die Erfindung betrifft einen Gasmischer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch ein Gasmischsystem und einen Gasmotor. The invention relates to a gas mixer according to the preamble of claim 1. The invention also relates to a gas mixing system and a gas engine.
Ein Gasmischer der eingangs genannten Art dient zum Mischen eines ersten Gases und eines zweiten Gases. Insbesondere hinsichtlich eines Gasmotors ist das erste Gas in Form von Verbrennungsluft, d. h. Frischluft oder ein mageres Luft/Gas-Gemisch, und das zweite Gas in Form eines Brenngases gebildet. Im Gasmischer wird ein für den Gasmotor geeignetes Luft/Brenngas-Gemisch aus Verbrennungsluft und dieser zugemischtem Brenngas zur Verfügung gestellt. Insbesondere für einen Magergasmotor hat es sich als wichtig erwiesen ein Lambdaverhältnis, nämlich das Verhältnis eines Brenngases zur Verbrennungsluft, zum Beispiel auf den Leistungsbedarf eines Magergasmotors einzustellen. Ein Gasmischer kann beispielsweise aus EP 0 898 064 A1 in Form eines Venturi- mischers entnommen werden, der einem Magergasmotor in einem Gasmischsystem zur Zumischung von Brenngas zu Verbrennungsluft oder einem Magergasgemisch vorgeschaltet ist. A gas mixer of the type mentioned above is used for mixing a first gas and a second gas. In particular with regard to a gas engine, the first gas is in the form of combustion air, i. H. Fresh air or a lean air / gas mixture, and the second gas is formed in the form of a fuel gas. In the gas mixer, a suitable for the gas engine air / fuel gas mixture of combustion air and this mixed fuel gas is provided. In particular, for a lean-burn gas engine, it has proved to be important to set a lambda ratio, namely the ratio of a fuel gas to the combustion air, for example, to the power requirement of a lean gas engine. A gas mixer can be taken, for example, from EP 0 898 064 A1 in the form of a Venturi mixer, which is connected upstream of a lean-burn gas engine in a gas mixing system for mixing fuel gas to combustion air or a lean gas mixture.
Grundsätzlich kann bei einem Venturimischer mit unterschiedlichen Querschnitten gearbeitet werden, um die Mischqualität des Luft/Brenngas-Gemisches zu erhöhen; bei- spielsweise in EP 2 258 983 A2 ist eine mit unterschiedlichen Querschnitten versehene Mischsektion eines Venturimischers beschrieben. In GB 154,920 ist ein eingangs genannter Gasmischer mit beweglichem Anströmkörper in einem Venturirohr beschrieben, wodurch sich ein Mischspalt unterschiedlich einstellen lässt. In principle, it is possible to work with a Venturi mixer with different cross sections in order to increase the mixing quality of the air / fuel gas mixture; examples For example, EP 2 258 983 A2 describes a mixing section of a venturi mixer provided with different cross sections. In GB 154,920 an initially mentioned gas mixer is described with a moving Anströmkörper in a Venturi tube, whereby a mixing gap can be set differently.
Aus der Broschüre zum Gasmischer RMG980 aus 04/1998 der Firma RMG ist ein Gasmischer bekannt, der einen festen Anströmkörper in einem Venturirohr eine vergleichsweise robuste Konstruktion aufweist, wie sie als Stand der Technik in Fig. 1 dargestellt ist. Der Zuströmquerschnitt für ein zweites Gas, insbesondere Brenngas, ist dort über ein erstes und ein zweites den Zuströmquerschnitt begrenzendes Gasgehäuseteil gebildet. Ein in dem Prospekt angegebener fixer Zuströmquerschnitt zwischen den festen Gasgehäuseteilen bestimmt das Mischverhältnis zwischen dem ersten Gas (Luft oder mageres Gasgemisch im Venturirohr) und einem zweiten Gas (Brenngas im Zuströmrohr). From the brochure RMG980 gas mixer from 04/1998 of the company RMG a gas mixer is known, which has a solid Anströmkörper in a venturi a comparatively robust construction, as shown in prior art in Fig. 1. The inflow cross section for a second gas, in particular fuel gas, is formed there via a first and a second gas housing part delimiting the inflow cross section. A specified in the prospectus fixed inflow cross section between the solid gas housing parts determines the mixing ratio between the first gas (air or lean gas mixture in the Venturi tube) and a second gas (fuel gas in the inflow pipe).
Wünschenswert ist ein variabel einstellbarer Zuströmquerschnitt. Ein den Zuströmquerschnitt begrenzendes Stellteil, das geeignet antreibbar ist kann jedoch höchst komplex sein. Auch der Antrieb eines Stellgliedes für die den Zuströmquerschnitt begrenzenden Stellteile kann kompliziert sein. Winkelgetriebe und sonstige zur Kraftübertragung mittels Zahnrädern vorgetriebene mechanische Antriebe sind vergleichsweise verschleißanfällig, so dass jedenfalls über die Laufzeit eine Einstellgenauigkeit oder Einstellgeschwindigkeit leidet. It is desirable to have a variably adjustable inflow cross section. However, an inflow limiting limiting actuator that is suitably driven can be highly complex. Also, the drive of an actuator for the inflow limiting limiting actuators can be complicated. Angular gear and other propelled for transmitting power by means of gears mechanical drives are relatively susceptible to wear, so that in any case over the term an adjustment accuracy or setting speed suffers.
In EP 2 016 994 A ist ein Gasmischer der eingangs genannten Art beschrieben, bei dem ein Venturirohr im Bereich eines verengten Querschnitts Eintrittsöffnungen für Brenngas aufweist, die während des Mischvorgangs mittels Regelgliedern veränderbar sind. Die Regelglieder umfassen dabei eine den verengten Querschnitt umfassende Regelhülse mit Brennstoffregelöffnungen, wobei bei einem gegenseitigen Verstellen der Brennstoffregelöffnungen gegen Eintrittsöffnungen für das Brenngas die Größe von Durchlassquerschnitten für das Brenngas veränderbar ist. Der verengte Querschnitt ist mittels eines im Venturirohr angeordneten Verdrängungskörpers gebildet. Dadurch lässt sich zwar eine vergleichsweise genaue Einstellung eines Durchlassquerschnitts erreichen; jedoch ist ein entsprechendes Regelverfahren vergleichsweise langsam auszuführen, bzw. die zulässige maximale Stellkraft ist beschränkt. Außerdem ist die mechanische Konstruktion der vorgenannten Regelglieder vergleichsweise komplex, so dass die Einstellgenauigkeit über die Laufzeit des Gasmischers unter Verschleiß und gegebenenfalls verschmutzungsbedingter Beeinträchtigung leiden kann. Wünschenswert ist ein Antrieb und ein Stellglied, die sich vergleichsweise zwanglos in einem Gasmischer implementieren lassen und dabei auch über längere Laufzeit eine robuste sowie schnelle und vergleichsweise genaue Positionierung des Stellgliedes zur Festlegung eines Zuströmquerschnitts erlauben. An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, einen Gasmischer anzugeben, der hinsichtlich des Standes der Technik verbessert ist. Insbesondere soll das Stellglied vergleichsweise robust ausgelegt sein. Insbesondere soll das Stellglied vergleichsweise schnell und dennoch genau positionierbar sein. Aufgabe der Erfindung ist es auch, ein entsprechendes Gasmischsystem mit dem Gasmischer sowie einen geeig- neten Gasmotor, insbesondere Magergasmotor, anzugeben. EP 2 016 994 A describes a gas mixer of the type mentioned in the introduction, in which a venturi tube has inlet openings for fuel gas in the region of a narrowed cross section, which can be changed during the mixing process by means of control elements. In this case, the regulating members comprise a regulating sleeve with fuel regulating openings which includes the narrowed cross section, wherein the size of passage cross sections for the fuel gas can be changed in the case of a mutual adjustment of the fuel regulating openings against inlet openings for the fuel gas. The narrowed cross-section is formed by means of a displacer arranged in the Venturi tube. Although this makes it possible to achieve a comparatively precise adjustment of a passage cross section; However, a corresponding control method is comparatively slow to perform, or the maximum permissible force is limited. In addition, the mechanical construction of the aforementioned control elements is relatively complex, so that the setting accuracy over the life of the gas mixer may suffer from wear and possibly pollution-related impairment. It is desirable to have a drive and an actuator that can be relatively easily implemented in a gas mixer and thereby allow a robust and fast and relatively accurate positioning of the actuator for establishing a Zuströmquerschnitts over a longer period. At this point, the invention begins, whose object is to provide a gas mixer, which is improved in terms of the prior art. In particular, the actuator should be designed comparatively robust. In particular, the actuator should be comparatively fast and yet accurately positionable. The object of the invention is also to specify a corresponding gas mixing system with the gas mixer and a suitable gas engine, in particular a lean-burn gas engine.
Die Aufgabe betreffend den Gasmischer wird durch einen Gasmischer der eingangs genannten Art gelöst, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass das erste Stellteil als ein erstes Gasgehäuseteil und das zweite Stellteil als ein zweites Gasgehäuseteil gebildet ist, wobei wenigstens eines der Gasgehäuseteile einen Teil des Venturirohrs und/oder des Zuströmrohres bildet, und wenigstens eines der Gasgehäuseteile gegen ein anderes beweglich ist, wobei das bewegliche Gasgehäuseteil einen Läufer eines Linearmotors aufweist. The object relating to the gas mixer is achieved by a gas mixer of the type mentioned, wherein according to the invention it is provided that the first actuating part is formed as a first gas housing part and the second actuating part as a second gas housing part, wherein at least one of the gas housing parts part of the Venturi tube and / or the inflow pipe forms, and at least one of the gas housing parts is movable against another, wherein the movable gas housing part comprises a rotor of a linear motor.
Konkreter gesagt ist vorgesehen, dass das erste und/oder zweite Gasgehäuseteil gegen das jeweils andere beweglich ist und den bewegten Teil eines Linearmotors bildet. Dazu können in oder an dem ersten und/oder zweiten Gasgehäuseteil geeignete magnetfelderzeugende Mittel vorgesehen sein, z. B. eine oder mehrere Permanentmagnete, Spulen etc., die sich zur Ausbildung eines Läufers in Wechselwirkung mit einem Stator eignen. More specifically, it is provided that the first and / or second gas housing part is movable relative to the other and forms the moving part of a linear motor. For this purpose, suitable magnetic field generating means may be provided in or on the first and / or second gas housing part, for. Example, one or more permanent magnets, coils, etc., which are suitable for forming a rotor in interaction with a stator.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass ein Gasmischer der eingangs genannten Art bereits aufgrund der Nutzung von Gasgehäuseteilen für das Stellglied vergleich- sweise robust ausgelegt ist, um auch über längere Laufzeit ohne nennenswerten Verschleiß oder Verschmutzung betrieben werden zu können. Ein Antrieb für ein durch ein erstes und ein zweites den Zuströmquerschnitt begrenzendes Gasgehäuseteil gebildetes Stellglied erweist sich jedoch noch als verbesserungswürdig. Die Erfindung hat erkannt, dass zum Einstellen des Zuströmquerschnitts wenigstens eines der Gasgehäuseteile gegen das jeweils andere beweglich sein sollte. Weiter hat die Erfindung erkannt, dass die Bewegung für ein Gasgehäuseteil am besten in Richtung einer Längsachse des Venturirohres erfolgen sollte. Insofern hat die Erfindung erkannt, dass das Konzept einer Linearbewegung grundsätzliche Vorteile gegenüber dem Konzept einer Drehbewegung zum Antrieb des Stellglieds beziehungsweise zur Bewegung des Stellglieds liefert. Die Erfindung sieht deshalb vor, dass das bewegliche Gasgehäuseteil einen Läufer eines Linearmotors aufweist. Die Erfindung hat erkannt, dass sich ein Linearmotor vergleich- sweise einfach zur relativen Bewegung von Gasgehäuseteilen bei Begrenzung eines Zuströmquerschnitts implementieren lässt. The invention is based on the consideration that a gas mixer of the type mentioned above already comparatively robust due to the use of gas housing parts for the actuator is designed to be able to operate over long periods without significant wear or contamination can. However, a drive for an actuator formed by a first and a second gas housing part delimiting the inflow cross-section still proves to be in need of improvement. The invention has recognized that for adjusting the inflow cross-section of at least one of the gas-housing parts should be movable against the other one. Further, the invention has recognized that the movement for a gas housing part should best take place in the direction of a longitudinal axis of the Venturi tube. In this respect, the invention has recognized that the concept of a Linear motion provides fundamental advantages over the concept of a rotary motion to drive the actuator or to the movement of the actuator. The invention therefore provides that the movable gas housing part has a rotor of a linear motor. The invention has recognized that a linear motor can comparatively easily be implemented for the relative movement of gas-housing parts when limiting an inflow cross-section.
Zudem nutzt das Konzept der Erfindung die Vorteile eines Linearmotors, um einen Zuströmquerschnitt exakt und demnach flexibel und hochdynamisch einzustellen. Die Erfindung hat erkannt, dass sich ein Linearmotor besonders gut für diese Funktion implemen- tieren lässt. Auf diese Weise ist ein flexibel und schnell, jedoch dennoch exakt positionierbares Stellglied realisiert, dem zudem vergleichsweise hohe Verstellkräfte zur Verfügung stehen. Somit ist ein besonders robuster und sowohl fein als auch sehr dynamisch justierbarer Gasmischer realisiert. In addition, the concept of the invention utilizes the advantages of a linear motor in order to set an inflow cross section exactly and therefore flexibly and highly dynamically. The invention has recognized that a linear motor can be implemented particularly well for this function. In this way, a flexible and fast, but nevertheless exactly positionable actuator is realized, which also comparatively high adjustment forces are available. Thus, a particularly robust and both fine and very dynamically adjustable gas mixer is realized.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen, die im einzelnen weitere bevorzugte Möglichkeiten angeben, das Konzept der Erfindung mit weiteren Vorteilen im Rahmen der Aufgabenstellung weiterzubilden. Advantageous developments of the invention can be taken from the subclaims which specify in detail further preferred possibilities to further develop the concept of the invention with further advantages within the scope of the task.
Bevorzugt wird ein Diffusorraum vor einer Mündung des Zuströmrohres durch einen Dom auf einer Innenseite des Venturirohres begrenzt. Der Dom bildet eine den Mischspalt weiter verengende Wandung des Venturirohres. Die den Zuströmquerschnitt auf weisen- de Zuströmöffnung ist vorteilhaft auf der höchsten Stelle des Doms angeordnet. Preferably, a diffuser space is delimited before an orifice of the inflow pipe by a dome on an inner side of the Venturi tube. The dome forms a further narrowing of the mixing gap wall of the Venturi tube. The inflow opening pointing to the inflow opening is advantageously arranged at the highest point of the dome.
Vorteilhaft ist in einer ersten Abwandlung das bewegliche Gasgehäuseteil als ein Ringteil gebildet, das einen Ringdom entlang eines Innenumfangs des Venturirohres begrenzt. Advantageously, in a first modification, the movable gas housing part is formed as a ring part, which delimits a ring dome along an inner circumference of the Venturi tube.
Vorteilhaft ist in einer zweiten Abwandlung ein einerseitig bewegliches Gasgehäuseteil auf einer ersten Seite des Venturirohres und ein anderseitig bewegliches Gasgehäuseteil auf einer zweiten Seite des Venturirohres gebildet. Advantageously, in a second modification, a one-sided movable gas-housing part is formed on a first side of the Venturi tube and a gas-housing part movable on another side is formed on a second side of the Venturi tube.
Bevorzugt hat der Anströmkörper eine längliche Form. Insbesondere erstreckt sich der Anströmkörper mit seiner längeren Achse entlang einer Längsachse des Venturirohres. Vorteilhaft ist ein Mischspalt quer zur Längsachse des Venturirohres und quer zur längeren Achse des Anströmkörpers gebildet. Diese Anordnung hat sich hinsichtlich der Ans- trömung durch das erste Gas als besonders vorteilhaft erwiesen, wobei zugleich eine gute Durchmischung des ersten und zweiten Gases erreichbar ist. Preferably, the Anströmkörper has an elongated shape. In particular, the Anströmkörper extends with its longer axis along a longitudinal axis of the Venturi tube. Advantageously, a mixing gap is formed transversely to the longitudinal axis of the Venturi tube and transversely to the longer axis of the Anströmkörpers. This arrangement has changed with regard to the flow through the first gas proved to be particularly advantageous, at the same time good mixing of the first and second gas can be achieved.
In einer das Konzept der Erfindung weiterbildenden ersten Variante kann vorgesehen sein, dass nur das erste Gasgehäuseteil gegen das zweite feste Gasgehäuseteil beweg- lieh ist, insbesondere entlang der Längsachse, mittels des Linearmotors verschiebbar ist. Umgekehrt kann analog nur das zweite Gasgehäuseteil gegen das erste feste Gasgehäuseteil beweglich, insbesondere entlang der Längsachse, durch den Linearmotor verschiebbar sein. Vorteilhaft ist das erste Gasgehäuseteil ein in Strömungsrichtung des ersten Gases zunächst angeströmtes Gasgehäuseteil. Dadurch kann vorteilhaft sicher- gestellt werden, dass der Hauptströmungswiderstand von dem festen Gasgehäuseteil getragen wird. In a first variant that further develops the concept of the invention, it may be provided that only the first gas housing part is movable relative to the second fixed gas housing part, in particular along the longitudinal axis, by means of the linear motor is displaceable. Conversely, analogously, only the second gas housing part can be displaceable against the first fixed gas housing part, in particular along the longitudinal axis, by the linear motor. Advantageously, the first gas housing part is a gas housing part initially flowed in the flow direction of the first gas. This can advantageously be ensured that the main flow resistance is carried by the fixed gas housing part.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der vorgenannten ersten Variante hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass mittels des festen Gasgehäuseteils eine Längsposition der Zuströmöffnung festgelegt ist. Die Größe eines Mischspaltes im Venturirohr bestimmt sich dann vorteilhaft im Wesentlichen als Abstand zwischen dem Zuströmquerschnitt und dem Anströmkörper. Bei der vorgenannten ersten Variante handelt es sich insofern um einen Gasmischer, bei dem der Zuströmquerschnitt variabel jedoch der Mischspalt selbst einen festen freien Querschnitt aufweist. Vorteilhaft kann so für die Verengung am Mischspalt ein vergleichsweise fester Druckverlust einstellbar sein. Dadurch lässt sich der Gasmischer auch bei unterschiedlichen Zuströmbedingungen des zweiten Gases vergleichsweise stabil mit guten Mischergebnissen betreiben. Als besonders bevorzugt im Rahmen der ersten Variante hat sich erwiesen, dass die Längsposition im Bereich eines parallel zur Längsachse des Anströmkörpers verlaufenden Abschnitts festgelegt ist. Vorzugsweise ist der parallel zur Längsachse des Anströmkörpers verlaufende Abschnitt Teil eines in etwa zylindrischen Teils des Anströmkörpers. Eine Zumischung lässt sich so mit vergleichsweise geringem Mischwiderstand erreichen. In a particularly preferred development of the aforementioned first variant, it has proved to be advantageous that a longitudinal position of the inflow opening is fixed by means of the fixed gas housing part. The size of a mixing gap in the Venturi tube then advantageously determines itself essentially as the distance between the inflow cross section and the inflow body. In the aforementioned first variant, it is a gas mixer in which the inflow cross section is variable but the mixing gap itself has a fixed, free cross section. Advantageously, a comparatively fixed pressure loss can thus be set for the constriction at the mixing gap. As a result, the gas mixer can be operated comparatively stably with good mixing results, even with different inflow conditions of the second gas. As particularly preferred in the context of the first variant has been found that the longitudinal position in the region of a parallel to the longitudinal axis of the Anströmkörpers extending section is fixed. Preferably, the portion extending parallel to the longitudinal axis of the Anströmkörpers part of an approximately cylindrical portion of the Anströmkörpers. An admixture can be achieved with a comparatively low mixing resistance.
In einer zweiten ebenfalls bevorzugten weiterbildenden Variante hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass sowohl das erste als auch das zweite Gasgehäuseteil beweglich sind und das erste und zweite Gasgehäuseteil gegen das jeweils andere beweglich sind. Dies hat den Vorteil, dass die Längsposition eines Mischspalts entlang der Längsachse des Ven- turirohres einstellbar veränderlich ist. Dazu können beispielsweise sowohl das erste als auch das zweite Gasgehäuseteil in Strömungsrichtung„nach hinten" entlang der Längsachse bewegt werden. Es kann auch der Mischspalt an eine eher vordere Position ein- gestellt werden, indem sowohl das erste als auch das zweite Gasgehäuseteil entlang der Längsachse„nach vorne" verstellt werden. In a second likewise preferred further development variant, it has proven to be advantageous that both the first and the second gas housing parts are movable and the first and second gas housing parts are movable against the other. This has the advantage that the longitudinal position of a mixing gap is adjustably variable along the longitudinal axis of the delivery pipe. For this purpose, for example, both the first and the second gas housing parts can be moved "in the flow direction""backwards" along the longitudinal axis, or the mixing gap can also be moved to a rather forward position. be adjusted by both the first and the second gas housing part along the longitudinal axis "forward" are adjusted.
Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist mittels einer variablen Längsposition der Zuströmöffnung zum Venturirohr die Größe eines Mischspaltes im Wesentli- chen als Abstand zwischen dem Zuströmquerschnitt und dem Anströmkörper festgelegt. Auf diese Weise lässt sich neben einem variablen Zuströmquerschnitt auch der Querschnitt eines Mischspaltes variabel einstellen. Dies kann von Vorteil sein, wenn auf der Mischstrecke entlang des Anströmkörpers ein variabler Druckverlust erwünscht ist. In the context of a particularly preferred development, the size of a mixing gap is essentially defined as the distance between the inflow cross section and the inflow body by means of a variable longitudinal position of the inflow opening to the venturi tube. In this way, in addition to a variable inflow cross section and the cross section of a mixing gap can be variably adjusted. This can be advantageous if a variable pressure loss is desired on the mixing section along the Anströmkörpers.
Als besonders vorteilhaft erwiesen hat sich dazu, dass die Längsposition im Bereich eines quer zur Längsachse des Anströmkörpers verlaufenden Abschnitts festgelegt ist. Je nach absoluter Längsposition des Zuströmquerschnitts ergibt sich somit ein anderer Querschnitt des Mischspaltes. Insbesondere ist dazu ein entsprechender Teil des Anströmkörpers als ein sich in etwa kläglich verjüngender Teil ausgebildet. Durch die somit bereits an sich strömungsgünstige und die Mischung bevorzugende Form des Anström- körpers ist außerdem bei Bewegung des Zuströmquerschnitts„nach hinten" der Mischspalt zunehmend vergrößert. Has proved to be particularly advantageous that the longitudinal position is set in the region of a transverse to the longitudinal axis of the Anströmkörpers section. Depending on the absolute longitudinal position of the inflow cross section thus results in a different cross-section of the mixing gap. In particular, to a corresponding part of the Anströmkörpers is designed as an approximately pitifully rejuvenating part. As a result of the shape of the inflow body, which is thus already streamlined in itself and which prefers the mixture, the mixing gap is also increasingly increased when the inflow cross section moves "to the rear".
Im Rahmen einer besonders bevorzugten konstruktiven Weiterbildung des Gasmischers sind das erste und/oder zweite Gasgehäuseteil Teil einer Wandung des Venturirohres. Die Wandung ist dazu in besonders bevorzugter Weise in Form eines in den Innenraum des Venturirohres gewölbten Doms über einer Mündung des Zuströmrohres ausgebildet. Zwischen Mündung des Zuströmrohres und Zuströmquerschnitt im Dom wird eine geeignete Diffusorwirkung für das zweite Gas erreicht. In the context of a particularly preferred constructional development of the gas mixer, the first and / or second gas housing part are part of a wall of the Venturi tube. The wall is to a particularly preferred manner in the form of a domed in the interior of the Venturi tube dome formed over an orifice of the inflow pipe. Between the mouth of the inflow pipe and inflow cross section in the dome, a suitable diffuser effect for the second gas is achieved.
Insbesondere hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass ein festes Gasgehäuseteil einen Teil einer Wandung des Venturirohres bildet, der quer zu einer Längsachse des Venturi- rohres verläuft. Vorteilhaft wird der quer zur Längsachse des Venturirohres verlaufende Teil der Wandung als gewölbter Teil des Doms ausgebildet. Beispielsweise hat es sich als vorteilhaft erwiesen - sowohl bei der vorgenannten ersten als auch zweiten Variante - dass ein festes Gasgehäuseteil die Anströmfläche des Doms bildet und ein festes Gasgehäuseteil die Abströmfläche des Doms bildet. Bei der vorgenannten ersten Variante kann bevorzugt nur ein bewegliches Gasgehäuseteil zwischen dem vorderen festen Gasgehäuseteil und dem hinteren festen Gasgehäuseteil beweglich sein. Bei der vorgenannten zweiten Variante können zwei bewegliche Gasgehäuseteile zwischen dem vorgenannten vorderen festen Gasgehäuseteil und dem hinteren festen Gasgehäuseteil axial beweglich sein. Die Bewegung des beweglichen Gasgehäuseteils ist damit vergleichsweise wenig belastet durch Strömungswiderstände, kann also reibungsarm und mit vergleichsweise geringem Kraftaufwand vom Linearmotor umgesetzt werden. Dies ist vorteilhaft für eine schnelle und dennoch genaue Positionierung der beweglichen Gasgehäuseteile und damit vorteilhaft für eine schnelle und genaue Einstellbarkeit des Zuströmquerschnitts. In particular, it has proved to be advantageous for a solid gas housing part to form part of a wall of the venturi tube, which runs transversely to a longitudinal axis of the Venturi tube. Advantageously, the transverse to the longitudinal axis of the Venturi tube part of the wall is formed as a curved portion of the dome. For example, it has proven to be advantageous - both in the aforementioned first and second variants - that a solid gas housing part forms the inflow surface of the dome and a solid gas housing part forms the outflow surface of the dome. In the aforementioned first variant, preferably only a movable gas-housing part may be movable between the front fixed gas-housing part and the rear fixed gas-housing part. In the aforementioned second variant, two movable gas housing parts between the said front fixed gas housing part and the rear fixed gas housing part to be axially movable. The movement of the movable gas housing part is thus relatively little burdened by flow resistance, so it can be implemented with low friction and comparatively little effort from the linear motor. This is advantageous for a quick yet accurate positioning of the movable gas housing parts and thus advantageous for a quick and accurate adjustability of the inflow cross section.
Insbesondere kann ein bewegliches Gasgehäuseteil nur einen Teil einer Wandung des Venturirohres bilden, der sich parallel zu einer Längsachse des Venturirohres erstreckt. Dadurch ist ein Strömungswiderstand für ein bewegliches Gasgehäuseteil praktisch vernachlässigbar. In particular, a movable gas housing part can only form part of a wall of the Venturi tube, which extends parallel to a longitudinal axis of the Venturi tube. As a result, a flow resistance for a movable gas housing part is practically negligible.
Der Stator des Linearmotors lässt sich grundsätzlich an jeder zweckmäßig im Rahmen der konstruktiven Gegebenheiten zur Verfügung stehenden Position gegenüberliegend des Läufers anordnen. Als besonders bevorzugt hat es sich erwiesen, dass der Stator des Linearmotors an einem den Zuströmquerschnitt nicht begrenzenden Gehäuseteil angeordnet ist. Dadurch lässt sich der Linearmotor im Zuströmbereich vergleichsweise geschützt vor Verschmutzungen und dergleichen unterbringen. Besonders bevorzugt kann der Stator des Linearmotors am Zuströmrohr gebildet sein. Der Linearmotor lässt sich dadurch vergleichsweise platzsparend unterbringen. Bevorzugt weist jedes bewegliche Gasgehäuseteil einen Läufer eines Linearmotors auf. In principle, the stator of the linear motor can be arranged on any position that is expediently available in the context of the constructional conditions opposite the rotor. It has proven particularly preferable for the stator of the linear motor to be arranged on a housing part which does not delimit the inflow cross section. As a result, the linear motor in the inflow area can be accommodated comparatively protected against soiling and the like. Particularly preferably, the stator of the linear motor can be formed on the inflow pipe. The linear motor can be accommodated thereby comparatively space-saving. Each movable gas housing part preferably has a rotor of a linear motor.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese soll die Ausführungsbeispiele nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprü- chen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsform oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Der Einfachheit halber sind nachfolgend für identische oder ähnliche Teile oder Teile mit identischer oder ähnlicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet. Embodiments of the invention will now be described below with reference to the drawing. This is not necessarily to scale the embodiments, but the drawing, where appropriate for explanation, executed in a schematized and / or slightly distorted form. With regard to additions to the teachings directly recognizable from the drawing reference is made to the relevant prior art. It should be noted that various modifications and changes may be made in the form and detail of an embodiment without departing from the general idea of the invention. The disclosed in the description, in the drawing and in the claims features of the invention may be essential both individually and in any combination for the development of the invention. In addition, all combinations of at least two of the in the description, the drawing and / or the claims fall within the scope of the invention. disclosed features. The general idea of the invention is not limited to the exact form or detail of the preferred embodiment shown and described below or limited to an article that would be limited in comparison with the subject matter claimed in the claims. For the given design ranges, values within the stated limits should also be disclosed as limit values and be arbitrarily usable and claimable. For simplicity, the same reference numerals are used below for identical or similar parts or parts with identical or similar function.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfol- genden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in: Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of the preferred embodiments and from the drawing; this shows in:
Fig. 1 einen Gasmischer, wie er in etwa aus dem Stand der Technik aus der Broschüre RMG980 der Firma RMG bekannt ist; 1 shows a gas mixer, as it is known from the state of the art from the brochure RMG980 RMG;
Fig. 2 eine im Schnitt dargestellte konstruktive Ausführung eines Gasmischers gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform; Fig. 2 is a sectional structural view of a gas mixer according to a first preferred embodiment;
Fig. 3 eine im Schnitt dargestellte konstruktive Ausführung eines Gasmischers gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform. Fig. 3 is a sectional structural view of a gas mixer according to a second preferred embodiment.
Fig. 1 zeigt im Schnitt eine aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannte Möglichkeit zur Ausführung eines Gasmischers 1. Der Gasmischer 1 wird gebildet durch ein etwa T-förmig auf einander zulaufendes Venturirohr 2 und Zuströmrohr 3. Im Venturirohr 2 ist ein Anströmkörper 4 fest angeordnet. Die Wandung des Venturirohres 2 ist darüberhinaus entlang eines Innenumfangs durch einen Dom 5 über der Mündung 3.1 des Zuströmrohres 3 ausgestülpt. Zwischen dem Dom 5 und dem Anströmkörper 4 ist so ein symmetrisch zur Längsachse A des Venturirohres 2 liegender ringförmiger Mischspalt 6 ausgebildet. An dessen in etwa geringstem Abmaß weist der Dom 5 eine Zuströmöffnung 7 auf, die als Ringöffnung das Zuströmen von Gas aus dem Zuströmrohr 3 erlaubt. Eine Öffnung 8 im Venturirohr kann zur Druckmessung genutzt werden. Fig. 1 shows in section a principle known from the prior art possibility for the execution of a gas mixer 1. The gas mixer 1 is formed by an approximately T-shaped converging Venturi tube 2 and 3 inlet pipe in the Venturi tube 2 is a Anströmkörper 4 fixed , The wall of the Venturi tube 2 is also everted along an inner circumference by a dome 5 above the mouth 3.1 of the inflow pipe 3. Between the dome 5 and the Anströmkörper 4 so a symmetrical to the longitudinal axis A of the Venturi tube 2 lying annular mixing gap 6 is formed. At its approximately smallest dimension, the dome 5 an inflow opening 7, which allows the ringing as the inflow of gas from the inflow pipe 3. An opening 8 in the Venturi tube can be used for pressure measurement.
Der so nach dem Venturiprinzip ausgebildete Gasmischer 1 kann mit dem Venturirohr 2 an eine Gasleitung für ein erstes Gas G1 angeschlossen werden, das bei Durchströmen des Gasmischers 1 zwangsläufig im Bereich des Mischspaltes 6 beschleunigt wird und so ein statischer Druck im Bereich des Mischspaltes abgesenkt ist gegenüber den Druckverhältnissen im Zuströmrohr 3. So wird ein zweites Gas G2 aus dem Zuströmrohr 3 zunächst in den durch den Dom 5 begrenzten Diffusorraum und dann durch die Zuströmöffnung 7 in das Venturirohr 2 gesaugt. Das zweite Gas G2 mischt sich so im Bereich der Abströmseite des Anströmkörpers 4 mit dem ersten Gas G1. Das Mischverhältnis zwischen dem ersten Gas G1 und dem zweiten Gas G2 folgt gemäß dem Venturiprinzip grundsätzlich exponentiellen -ggfs. linear genäherten- Charakteristik, die im Wesentlichen durch den Zuströmquerschnitt 7.1 der Zuströmöffnung 7 bestimmt ist. Sollte die Zuströmöffnung vergleichsweise exakt und möglichst flexibel mit vergleichsweise hoher Dynamik einstellbar sein. The gas mixer 1 designed in this way according to the Venturi principle can be connected with the Venturi tube 2 to a gas line for a first gas G1, which is inevitably accelerated in the region of the mixing gap 6 when flowing through the gas mixer 1, and so on a static pressure in the region of the mixing gap is lowered relative to the pressure conditions in the inflow pipe 3. Thus, a second gas G2 is sucked out of the inflow pipe 3 firstly into the diffuser space defined by the dome 5 and then through the inflow opening 7 into the venturi pipe 2. The second gas G2 mixes in the region of the outflow side of Anströmkörpers 4 with the first gas G1. The mixing ratio between the first gas G1 and the second gas G2 basically follows exponential -ggfs according to the Venturi principle. linearly approximated characteristic, which is essentially determined by the inflow section 7.1 of the inflow opening 7. Should the inflow opening be comparatively precise and as flexible as possible with comparatively high dynamics.
Im Übrigen kann der Anströmkörper 4 je nach Bedingungen der Strömung gestaltet sein, um zum einen ein möglichst gut durchmischtes Gemisch des Gases G1 und G2 zu erreichen als auch zum anderen bei sich möglichst schnell wieder einstellenden homogenen Strömungsbedingungen. Dennoch wird im Stand der Technik das Mischungsverhältnis zwischen dem ersten und zweiten Gas G1 , G2 durch geeignete Flussratenventile eingestellt. Incidentally, the Anströmkörper 4 may be designed depending on the conditions of the flow, on the one hand to achieve the best possible mixed mixture of the gas G1 and G2 and on the other with as quickly as possible again adjusting homogeneous flow conditions. Nevertheless, in the prior art, the mixing ratio between the first and second gas G1, G2 is adjusted by suitable flow rate valves.
Das Konzept der Erfindung hat erkannt, dass je nach Auslegung eine Zuströmöffnung 70 vergleichsweise exakt und möglichst flexibel mit vergleichsweise hoher Dynamik einstellbar sein sollte. Das Konzept erreicht dies mit einem Linearmotor 10, 10a, 10b wie im Folgenden erläutert wird. The concept of the invention has recognized that, depending on the design, an inflow opening 70 should be adjustable comparatively exactly and as flexibly as possible with comparatively high dynamics. The concept achieves this with a linear motor 10, 10a, 10b as will be explained below.
Fig. 2 zeigt beispielhaft einen ersten Gasmischer 100, im Wesentlichen basierend auf dem Konzept der ersten weiterbildendenden Variante. FIG. 2 shows, by way of example, a first gas mixer 100, based essentially on the concept of the first further developing variant.
Der Gasmischer 100 weist ein in etwa T-förmig aufeinander zulaufendes Venturirohr 20 und ein Zuströmrohr 30 auf. Das Venturirohr 20 erstreckt sich dabei entlang einer Längs- achse A und weist einen festen Anströmkörper 40 auf, der symmetrisch zur Längsachse A und mit seiner länglichen Achse kollinear zur Längsachse A angeordnet ist. Die Wandung des Venturirohres 20 bildet einen Dom 50 aus, der sich in den Innenraum des Venturirohres 20 wölbt. Zwischen dem Dom 50 und dem Anströmkörper 40 ist damit ein Mischspalt 60 gebildet, der ringförmig um den Anströmkörper 40 zwischen der Außen- Oberfläche des Anströmkörpers 40 und der Außenoberfläche des Doms 50 verläuft; dies an der Stelle des geringsten Abstands zwischen Dom 50 und Anströmkörper 40. Im Dom 50 ist darüberhinaus eine Öffnung 80 gebildet. Diese dient in erster Linie zur Befestigung des Anströmkörpers 40. Als Öffnung kann diese jedoch auch als Druckausgleich dienen oder zur Anbringung einer Messsonde oder dergleichen. The gas mixer 100 has an approximately T-shaped converging Venturi tube 20 and an inflow pipe 30. The Venturi tube 20 extends along a longitudinal axis A and has a fixed Anströmkörper 40 which is arranged symmetrically to the longitudinal axis A and with its elongate axis collinear to the longitudinal axis A. The wall of the Venturi tube 20 forms a dome 50, which bulges in the interior of the Venturi tube 20. Between the dome 50 and the Anströmkörper 40 so that a mixing gap 60 is formed, which extends annularly around the Anströmkörper 40 between the outer surface of the Anströmkörpers 40 and the outer surface of the dome 50; this at the location of the smallest distance between dome 50 and Anströmkörper 40. In the dome 50, an opening 80 is also formed. This serves primarily for attachment of Anströmkörpers 40. As an opening, however, this can also serve as a pressure equalization or for attaching a probe or the like.
Über der Mündung 31 des Zuströmrohres 30 ist so ein ringförmiger um den Anströmkörper 40 herumlaufender Diffusorraum 51 gebildet, der durch den Dom 50 begrenzt wird. Eine Zuströmöffnung 70 im Dom 50 hat einen Zuströmquerschnitt 71 , der vorliegend variabel einstellbar ist, während ein Querschnitt 61 des Mischspaltes 60 bei der in Fig. 2 gezeigten ersten Ausführungsform festliegt. Abmaße der Querschnitte 61 , 71 sind grundsätzlich abhängig von der Baugröße eines Gasmischers 100, 200. Konkret ist vorliegend der Querschnitt 61 mit einem Maß von beispielsweise etwa 40mm zu bilden, während der Zuströmquerschnitt 71 im Bereich eines Maßes zwischen beispielsweise 0 und 15mm variabel einstellbar ist. Diese Maße haben sich als besonders bevorzugt erwiesen für einen Anströmkörper 40 mit einem Durchmesserverhältnis vom größtem zu kleinstem Durchmesser D/d von in etwa 120mm/80 mm. About the mouth 31 of the inflow pipe 30 so an annular around the Anströmkörper 40 running around diffuser space 51 is formed, which is bounded by the dome 50. An inflow opening 70 in the dome 50 has an inflow cross section 71, which in the present case is variably adjustable, while a cross section 61 of the mixing gap 60 is fixed in the first embodiment shown in FIG. The dimensions of the cross sections 61, 71 are basically dependent on the size of a gas mixer 100, 200. Concretely, in the present case, the cross section 61 is to be formed with a measure of, for example, about 40 mm, while the inflow cross section 71 is variably adjustable in the range of a dimension between, for example, 0 and 15 mm , These dimensions have proven to be particularly preferred for a Anströmkörper 40 with a diameter ratio of the largest to smallest diameter D / d of about 120mm / 80 mm.
Auf diese Weise lässt sich mit dem in Fig. 2 dargestellten Gasmischer 100 ein erstes Gas G1 -hier in Form von Frischluft- und ein zweites Gas G2 -hier in Form eines Brenngases wie Erdgas, Biogas oder sonstigem methanhaltigen Gas- in besonders vorteilhafter Weise zu einem Luftgasgemisch G1+G2 nach dem anhand von Fig. 1 erläuterten Ventu- riprinzip mischen. In this way, with the gas mixer 100 shown in Fig. 2, a first gas G1 -here in the form of fresh air and a second gas G2 -here in the form of a fuel gas such as natural gas, biogas or other methane-containing gas in a particularly advantageous manner an air gas mixture G1 + G2 according to the illustrated with reference to FIG. 1 Venturi riprinzip.
Der Zuströmquerschnitt 71 der Zuströmöffnung 70 lässt sich vorliegend durch ein beweg- liches zweites Gasgehäuseteil 93 einstellen, das zwischen einem ersten festen Gasgehäuseteil 91 und einem zweiten festen Gasgehäuseteil 92 hin und her beweglich ist, um den Zuströmquerschnitt 71 der Zuströmöffnung 70 je nach Bedarf einzustellen. Vorliegend ist das erste feste Gasgehäuseteil 91 als anströmseitiger gewölbter Teil des Doms 50 gebildet. Das zweite feste Gasgehäuseteil 92 ist als abströmseitiger gewölbter Teil des Doms 50 gebildet. Das bewegliche Gasgehäuseteil 93 weist eine ausschließlich parallel zur Längsachse A verlaufende Außenseite auf, die bündig mit den zunächst benachbarten Außenseiten des ersten und zweiten festen Gasgehäuseteils 91 , 92 abschließen kann. Das bewegliche Gasgehäuseteil 93 ist in seiner Bewegung somit kaum durch einen Druck oder dergleichen Strömungswiderstand der Strömung des ersten Gases G1 beziehungsweise des Gasgemisches G1+G2 im Venturirohr 20 behindert. Das bewegliche Gasgehäuseteil 93 kann somit vergleichsweise widerstandsfrei—also praktisch frei- bewegt werden. Vorliegend ist damit ein Stellglied 90 gebildet, mittels dem der Zuströmquerschnitt 71 der Zuströmöffnung 70 variabel einstellbar ist, wobei das Stellglied 90 durch das erste feste Gasgehäuseteil 91 und das bewegliche Gasgehäuseteil 93 gebildet ist. Beide Gasgehäuseteile 91 , 93 bilden einen Teil der Wandung des Venturirohres 20, nämlich vorliegend konkret einen Teil der Wandung des Doms 50. Vorliegend wird das bewegliche Gasgehäuseteil 93 durch einen Antrieb in Form eines Linearmotors 10 angetrieben. Konkret ist dazu an dem beweglichen Gasgehäuseteil 93 ein Läufer 11 des Linearmotors 10 gebildet, während der Stator 12 des Linearmotors am Material beziehungsweise in der Wandung des Zuströmrohres 30 (einerseits) beziehungsweise des Venturirohres 20 (anderer- seits) festgemacht ist. Bei bestromten Linearmotor 10 wird -gemäß einer Positionsvorgabe- das bewegliche Gasgehäuseteil 93 somit zwischen dem ersten und zweiten festen Gasgehäuseteil 91 , 92 ausschließlich in Richtung der Längsachse A hin und her bewegbar sein. Die Achse a der oder des im Übrigen um den zylinderartigen Umfang des Gasgehäuseteils 93 mehrfach angeordneten Läufer 11 des oder der Linearmotoren 10 ver- läuft damit parallel zur Längsachse A des Venturirohres 20. Selbstverständlich zeigt die Schnittansicht der Fig. 2 nur einen Schnitt durch eine insgesamt ringförmige Anordnung von mehreren Linearmotoren 10 oder eines einzigen ringförmigen Linearmotors 10 mit mehreren Elementen zur Ausbildung eines Läufers 11 oder eines Startors 12. Derartige Maßnahmen können in unterschiedlichster Form zur Darstellung eines geeigneten Li- nearmotorsystems aus einem einzigen oder mehreren Linearmotoren 10 ergriffen werden, ohne von der allgemein beanspruchten Konzept der Erfindung gemäß den Ansprüchen abzuweichen. In the present case, the inflow cross section 71 of the inflow opening 70 can be adjusted by a movable second gas housing part 93, which is movable back and forth between a first fixed gas housing part 91 and a second fixed gas housing part 92 in order to adjust the inflow cross section 71 of the inflow opening 70 as required. In the present case, the first fixed gas-housing part 91 is formed as an upstream-side arched part of the dome 50. The second fixed gas-housing part 92 is formed as a downstream-side curved part of the dome 50. The movable gas housing part 93 has an exclusively parallel to the longitudinal axis A extending outside, which can be flush with the initially adjacent outer sides of the first and second fixed gas housing part 91, 92. The movable gas-housing part 93 is thus hardly hindered in its movement by a pressure or similar flow resistance of the flow of the first gas G1 or the gas mixture G1 + G2 in the Venturi tube 20. The movable gas housing part 93 can thus be moved relatively free of resistance-that is, practically free. In the present case, an actuator 90 is thus formed by means of which the inflow cross section 71 of the inflow opening 70 is variably adjustable, wherein the actuator 90 is formed by the first fixed gas housing part 91 and the movable gas housing part 93. Both gas housing parts 91, 93 form part of the wall of the Venturi tube 20, specifically in the present case a part of the wall of the dome 50. In the present case, the movable gas housing part 93 is driven by a drive in the form of a linear motor 10. Concretely, a rotor 11 of the linear motor 10 is formed on the movable gas housing part 93, while the stator 12 of the linear motor is fastened to the material or in the wall of the inflow pipe 30 (on the one hand) or the venturi pipe 20 (on the other hand). When energized linear motor 10 - according to a Positionsvorgabe- the movable gas housing part 93 thus between the first and second fixed gas housing part 91, 92 exclusively in the direction of the longitudinal axis A back and forth to be movable. The axis a of the or of the rest of the cylinder-like circumference of the gas housing 93 multiply arranged rotor 11 of the linear motors or 10 thus runs parallel to the longitudinal axis A of the Venturi tube 20. Of course, the sectional view of Fig. 2 shows only a section through a total annular arrangement of a plurality of linear motors 10 or a single annular linear motor 10 having a plurality of elements to form a rotor 11 or a starter 12. Such measures can be taken in various forms to represent a suitable linear motor system of a single or multiple linear motors 10, without to deviate from the generally claimed concept of the invention according to the claims.
Zur konstruktiven Umsetzung weist das bewegliche Glasgehäuseteil 93 einen in etwa Z- förmigen Querschnitt in Schnittansicht -einer ansonsten ringförmigen Gestalt- auf. Dabei bildet ein erster Schenkel 93.1 des Z-förmigen Querschnitts (beziehungsweise ein erster ringförmiger Verlauf mit kleinerem Querschnitt) einen Teil der Wandung des Doms 50. Ein zweiter Schenkel 93.2 des Z-artigen Querschnitts (beziehungsweise ein zweiter ringförmiger Verlauf mit größerem Querschnitt) ist Träger des Läufers 11 des Linearmotors 10. Die beiden Querschnittteile 93.1, 93.2 (Ringteil kleineren Durchmessers und Ringteil größeren Durchmesser) sind mit einstückig über ein in etwa senkrecht zur Längsachse a stehendes Teil 93.3 einstückig verbunden. Beide Schenkel 93.1 , 93.2 des Z-förmigen Querschnitts sind entlang der Achse a ebenso wie die Längsachse A des Venturirohres ausgerichtet. Um eine Verschiebung des beweglichen Gasgehäuseteils 93 zu ermöglichen, ist der vom Dom 50 umschlossene Diffusorraum 51 über ein hinteres festes Gasgehäuseteil 92 des Doms 50 entsprechend verlängert. Eine Bewegung des beweglichen Gasgehäuseteils 93 erfolgt insofern im Diffusorraum 51 und vergrößert diesen mit Vergrößerung des Zuströmquerschnitts 71 und verkleinert diesen mit Verringerung des Zuströmquerschnitts 71. For structural implementation, the movable glass housing part 93 has an approximately Z-shaped cross-section in sectional view - an otherwise annular shape. In this case, a first leg 93.1 of the Z-shaped cross section (or a first annular course with a smaller cross section) forms part of the wall of the dome 50. A second leg 93.2 of the Z-like cross section (or a second annular course with a larger cross section) is a carrier of the rotor 11 of the linear motor 10. The two cross-sectional parts 93.1, 93.2 (ring part of smaller diameter and ring part larger diameter) are integrally connected to one piece about a standing approximately perpendicular to the longitudinal axis a part 93.3. Both legs 93.1, 93.2 of the Z-shaped cross-section are aligned along the axis a as well as the longitudinal axis A of the Venturi tube. In order to enable a displacement of the movable gas-housing part 93, the diffuser space 51 enclosed by the dome 50 is extended correspondingly via a rear fixed gas-housing part 92 of the dome 50. A movement of the movable gas housing part 93 takes place in the diffuser space 51 and increases it with enlargement of the inflow section 71 and reduces this with a reduction of the inflow 71.
Die vorliegend beschriebene erste Ausführungsform eignet sich in besonders bevorzugter Weise zur zusätzlichen Einstellung des Mischverhältnisses von erstem Gas G1 zu zweitem Gas G2 über den Zuströmquerschnitt 71. The presently described first embodiment is particularly suitable for additional adjustment of the mixing ratio of the first gas G1 to the second gas G2 via the inflow cross section 71.
Darüberhinaus hat die in Fig. 2 gezeigte erste Ausfuhrungsform eine vorteilhaft ausgebildete Kontur des Anströmkörpers 40. Dieser weist entlang der Längsachse A an der Längsposition der Zuströmöffnung 70 einen in etwa zylindrischen Teil 41 mit parallel zur Längsachse A verlaufender Außenoberfläche 42 auf. Dadurch wird zunächst garantiert, dass über die gesamte Varianz des Zuströmquerschnitts 71 ein konstanter Querschnitt 61 des Mischspalts 60 verbleibt. Erst jenseits einer Verstellamplitude des beweglichen Gasgehäuseteils 93 weist der Anströmkörper 40 einen sich in etwa kegelig verjüngenden Teil 43 mit quer zur Längsachse A verlaufender Oberfläche 44 auf. Fig. 3 zeigt einen Gasmischer 200, der im Wesentlichen dem Konzept der zweiten Variante folgt. Auch dieser weist ein gemäß dem Konzept der Erfindung ausgebildetes Stellglied 90' mit Teilstellgliedern 90a, 90b auf, das im Nachfolgenden im Unterschied zu der Variante im Gasmischer 100 der Fig. 2 erläutert wird. Für die Übrigen identischen oder ähnlichen Teile oder Teile identischer oder ähnlicher Funktion werden gleiche Be- zugszeichen wie in Fig. 2 benutzt und diesbezüglich auf die Beschreibung der Fig. 2 verwiesen. Moreover, the first embodiment shown in FIG. 2 has an advantageously formed contour of the flow body 40. This has along the longitudinal axis A at the longitudinal position of the inflow opening 70 an approximately cylindrical part 41 with an outer surface 42 running parallel to the longitudinal axis A. This first guarantees that a constant cross section 61 of the mixing gap 60 remains over the entire variance of the inflow cross section 71. Only beyond an adjustment amplitude of the movable gas housing part 93, the Anströmkörper 40 has an approximately conically tapered portion 43 with transverse to the longitudinal axis A extending surface 44. FIG. 3 shows a gas mixer 200 which substantially follows the concept of the second variant. This also has an actuator 90 'designed according to the concept of the invention with partial actuators 90a, 90b, which is explained below in contrast to the variant in the gas mixer 100 of FIG. 2. For the remainder of identical or similar parts or parts of identical or similar function, the same reference numerals are used as in FIG. 2 and reference is made in this regard to the description of FIG. 2.
Auch vorliegend ist ein Stellglied 90' mit Gasgehäuseteilen einer Wandung eines Doms 50 gebildet. Vorliegend ist das Stellglied 90' jedoch ausschließlich mit beweglichen Gasgehäuseteilen gebildet, nämlich einem ersten beweglichen Gasgehäuseteil 93 und einem zweiten beweglichen Gasgehäuseteil 94. Beide beweglichen Gasgehäuseteile 93, 94 haben einen in etwa Z-förmigen Querschnitt einer Ringform, wie sie anhand von Fig. 2 beschrieben wurde. Dabei sind die Ringteile mit kleinerem Durchmesser der variabel einstellbaren Zuströmöffnung 70 zugewandt. Die Ringteile mit größerem Querschnitt tragen jeweils einen Stator 11a, 11b eines Linearmotors 10a, 10b. Der Ringteil mit gerin- gerem Querschnitt ist mit 93.1 beziehungsweise 94.1 bezeichnet. Der Ringteil größeren Querschnitts ist mit 93.2 beziehungsweise 94.2 bezeichnet. Der die beiden Ringteile verbindende im Wesentlichen sich senkrecht zur Längsachse A erstreckende Ringabschnitt ist mit 93.3 beziehungsweise 94.3 bezeichnet. Also in the present case, an actuator 90 'with gas housing parts of a wall of a dome 50 is formed. In the present case, however, the actuator 90 'is formed exclusively with movable gas housing parts, namely a first movable gas housing part 93 and a second movable gas housing part 94. Both movable gas housing parts 93, 94 have an approximately Z-shaped cross-section of a ring shape, as with reference to FIG has been described. The ring parts with a smaller diameter of the variably adjustable inlet opening 70 are facing. The ring parts with a larger cross section each carry a stator 11a, 11b of a linear motor 10a, 10b. The ring part with a smaller cross section is designated 93.1 or 94.1. The ring part of larger cross section is designated 93.2 or 94.2. The two ring parts connecting substantially perpendicular to the longitudinal axis A extending ring portion is denoted by 93.3 or 94.3.
Die beiden beweglichen Gasgehäuseteile 93, 94 sind beide zwischen einem ersten festen Gasgehäuseteil und einem zweiten festen Gasgehäuseteil 91 , 92 beweglich. Dadurch wird der Zuströmquerschnitt 71 der Zuströmöffnung 70 zwischen den Ringabschnitten 93.1 und 94.1 variabel einstellbar. Die Ringabschnitte 93.2, 94.2 verlaufen dazu in einer im Wesentlichen durch die festen Gasgehäuseteile 91 , 92 im Diffusorraum 51 gebildeten Nut, die als Führungselement dient; also als Führungselement für den Träger des Läufers 11a, 11b eines ersten und zweiten Linearmotors 10a, 10b. Ein Teil der Führungsnutoberfläche wird dabei durch den Stator 12a, 12b des Linearmotors 10a, 10b gebildet. Ähnlich wie bei der anhand von Fig. 2 erläuterten Ausführungsform ist also der Diffusorraum 51 unter Bildung einer Führungsnut mit dem ersten und zweiten festen Gasgehäuseteil 91 , 92 verlängert. Die Führungsnut 51a dient dabei zur Führung des Ringabschnitts 93.2 größeren Querschnitts. Die Führungsnut 51 b dient dabei zur Füh- rung des Ringabschnitts 94.2 größeren Querschnitts. The two movable gas-housing parts 93, 94 are both movable between a first fixed gas-housing part and a second fixed gas-housing part 91, 92. As a result, the inflow cross section 71 of the inflow opening 70 between the ring sections 93.1 and 94.1 is variably adjustable. The ring sections 93.2, 94.2 extend for this purpose in a groove formed essentially by the fixed gas housing parts 91, 92 in the diffuser space 51, which serves as a guide element; that is, as a guide element for the carrier of the rotor 11a, 11b of a first and second linear motor 10a, 10b. A part of the guide groove surface is formed by the stator 12a, 12b of the linear motor 10a, 10b. Similar to the embodiment explained with reference to FIG. 2, the diffuser space 51 is therefore extended to form a guide groove with the first and second fixed gas housing parts 91, 92. The guide groove 51a serves to guide the ring portion 93.2 larger cross section. The guide groove 51b serves to guide the ring section 94.2 of larger cross-section.
Grundsätzlich sind die Linearmotoren 10a, 10b ständig bestromt. Der Zuströmquerschnitt 71 kann auf unterschiedliche Weise variabel verstellt werden. Einerseits kann der Linearmotor 10b unbetätigt bleiben und der Linearmotor 10a betätigt werden, d. h. bestromt und mit einer Positionsvorgabe beaufschlagt werden. Auf diese Weise bleibt das beweg- liehe Gasgehäuseteil 94 an gleicher Position während das andere bewegliche Gasgehäuseteil 93 relativ zum Gasgehäuseteil 94 gemäß einer Positionsvorgabe bewegt wird und den Zuströmquerschnitt 71 vergrößert oder verkleinert. In principle, the linear motors 10a, 10b are constantly energized. The inflow cross section 71 can be variably adjusted in different ways. On the one hand, the linear motor 10b can remain unactuated and the linear motor 10a can be actuated, i. H. energized and acted upon with a position specification. In this way, the movable gas-housing part 94 remains at the same position while the other movable gas-housing part 93 is moved relative to the gas-housing part 94 according to a preset position and enlarges or reduces the inflow section 71.
Die umgekehrte Vorgehensweise unter Vertauschung der Rollen für Linearmotor 10a und 10b— d. h. Betätigung von Linearmotor 10b bei stehendem Linearmotor 10a- ist ebenfalls möglich. The reverse procedure with interchanging the rollers for linear motor 10a and 10b-d. H. Operation of linear motor 10b with stationary linear motor 10a is also possible.
Vor allem aber bietet im Unterschied zur ersten Ausführungsform der Fig. 2 der Gasmischer 200 der Fig. 3 die Möglichkeit nicht nur den Zuströmquerschnitt 71 einzustellen, sondern darüberhinaus auch den Querschnitt 61 des Mischspalts 60 variabel einzustellen. Im Grunde wird dadurch ein Druckverlust auf der Mischstrecke variabel einstellbar und damit die Sogwirkung auf das zweite Gas G2 im Zuströmrohr 30. Vorliegend wird das dadurch erreicht, dass die Zuströmöffnung 70 an einer Längsposition der Längsachse A angeordnet ist, die im Bereich eines quer zur Längsachse des Anströmkörpers 40 verlau- fenden Abschnitts 43 liegt. Der Anströmkörper 40 weist hier eine quer zur Längsachse verlaufende Oberfläche 44 auf zur Bildung eines sich in etwa kegelig verjüngenden Teils 43. Ein zylindrischer Teil -der Teil 41 mit Oberfläche 42 beim Gasmischer 100- fehlt vorliegend. Am sich kegelig verjüngenden Teil 43 schließt direkt der anströmseitige Teil 45 an. Above all, in contrast to the first embodiment of FIG. 2, the gas mixer 200 of FIG. 3 offers the possibility not only of adjusting the inflow cross section 71, but also of setting the cross section 61 of the mixing gap 60 variably. Basically thereby a pressure loss on the mixing section is variably adjustable and thus the suction effect on the second gas G2 in the inflow pipe 30. In the present case this is achieved in that the inflow opening 70 is arranged at a longitudinal position of the longitudinal axis A, in the region of a transverse to the longitudinal axis of the Anströmkörpers 40 dur- fenden section 43 is located. The Anströmkörper 40 here has a transverse to the longitudinal axis surface 44 to form an approximately conically tapered portion 43. A cylindrical part -the part 41 with surface 42 in the gas mixer 100- is missing here. At the conically tapering part 43 directly adjoins the upstream part 45.
Im Ergebnis ist das Stellglied 90' des Gasmischers 200 mit einem ersten beweglichen Gasgehäuseteil 93 und einem zweiten beweglichen Gasgehäuseteil 94 gebildet, wobei beide Gasgehäuseteile 93, 94 den Zuströmquerschnitt 71 begrenzen und zugleich Teil der Wandung des Doms 50 sind. Die beweglichen Gasgehäuseteile 93, 94 sind jeweils einzeln über einen eigenen Linearmotor 10a, 10b antreibbar, also für sich separat oder beide gleichzeitig gemäß einer entsprechenden Positionsvorgabe beweglich. Bei gleichzeitiger Bewegung der Gasgehäuseteile 93, 94 lässt sich die Zuströmöffnung 70 entlang einer Längsachse auf eine gewünschte Längsposition positionieren. Eine nachfolgende Relativbewegung -sei es bewirkt durch beide Linearmotoren 10a, 10b oder nur einen davon- kann danach den Zuströmquerschnitt 71 einstellen. As a result, the actuator 90 'of the gas mixer 200 is formed with a first movable gas housing portion 93 and a second movable gas housing portion 94, both gas housing portions 93, 94 defining the inflow section 71 and being part of the wall of the mandrel 50 at the same time. The movable gas-housing parts 93, 94 can each be driven individually via their own linear motors 10a, 10b, that is, they can be moved separately or both simultaneously according to a corresponding position specification. With simultaneous movement of the gas housing parts 93, 94, the inflow opening 70 can be positioned along a longitudinal axis to a desired longitudinal position. A subsequent relative movement-if it is effected by both linear motors 10a, 10b or only one of them-can then adjust the inflow cross-section 71.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 , 100, 200 Gasmischer 1, 100, 200 gas mixer
10, 10a, 10b Linearmotor  10, 10a, 10b linear motor
11 , 11a, 11 b Läufer  11, 11a, 11b runner
12, 12a, 12b Stator  12, 12a, 12b stator
2, 20 Venturirohr  2, 20 Venturi tube
3, 30 Zuström rohr  3, 30 inflow pipe
31 Mündung  31 estuary
4, 40 Anströmkörper  4, 40 flow bodies
42 Außenoberfläche  42 outer surface
43 verjüngender Teil  43 rejuvenating part
45 anströmseitiges Teil  45 upstream part
5, 50 Dom  5, 50 Dom
51 Diffusorraum  51 diffuser room
6, 60 Mischspalt  6, 60 mixing gap
61 Querschnitt  61 Cross section
7, 70 Zuströmöffnung  7, 70 inflow opening
7.1 , 71 Zuströmquerschnitt  7.1, 71 inflow cross section
8, 80 Öffnung zur Befestigung des Anströmkörpers 4, 40 8, 80 opening for attachment of Anströmkörpers 4, 40th
G1 erstes Gas G1 first gas
G2 zweites Gas  G2 second gas
G1 +G2 Luft-Gas-Gemisch  G1 + G2 air-gas mixture
90,90', 90a, 90b Stellglied  90,90 ', 90a, 90b actuator
91 , 92, 93 Gasgehäuseteil 93.1, 93.2, 93.3, 94.1, 94.2 Schenkel, Ringteil, Ringabschnitt A, a Längsachse 91, 92, 93 Gas housing part 93.1, 93.2, 93.3, 94.1, 94.2 leg, ring part, ring section A, a longitudinal axis

Claims

Ansprüche claims
1. Gasmischer (1, 100, 200) zum Mischen eines ersten Gases (G1) und eines zweiten Gases (G2), insbesondere einer Verbrennungsluft und eines Brenngases, vorzugsweise für einen Gasmotor, insbesondere einen Magergasmotor, mit einem Gasgehäuse aufweisend: A gas mixer (1, 100, 200) for mixing a first gas (G1) and a second gas (G2), in particular a combustion air and a fuel gas, preferably for a gas engine, in particular a lean-burn gas engine, having a gas housing:
ein Venturirohr (20)  a Venturi tube (20)
ein in dem Venturirohr (20) unter Bildung eines Mischspaltes (60) angeordneter Anströmkörper (40) für das erste Gas (G1),  a flow body (40) for the first gas (G1) arranged in the venturi tube (20) to form a mixing gap (60),
ein an das Venturirohr (20) angeschlossenes Zuströmrohr (30) zu einer Zuströmöffnung (70) zum Venturirohr (20) für das zweite Gas (G2),  an inflow pipe (30) connected to the venturi tube (20) to an inflow opening (70) to the venturi tube (20) for the second gas (G2),
ein Stellglied mittels dem der Zuströmquerschnitt (71) der Zuströmöffnung (70) variabel einstellbar ist, wobei das Stellglied ein erstes und ein zweites, den Zuströmquerschnitt (71) begrenzendes Stellteil aufweist  an actuator by means of which the inflow cross section (71) of the inflow opening (70) is variably adjustable, wherein the actuator has a first and a second, the inflow cross section (71) limiting actuator
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das erste Stellteil als ein erstes Gasgehäuseteil und das zweite Stellteil als ein zweites Gasgehäuseteil gebildet ist, wobei wenigstens eines der Gasgehäuseteile (91 , 92, 93, 94) einen Teil des Venturirohres (20) und/oder des Zuströmrohres (30) bildet, und  the first actuating part is formed as a first gas housing part and the second actuating part as a second gas housing part, wherein at least one of the gas housing parts (91, 92, 93, 94) forms part of the Venturi tube (20) and / or the inflow pipe (30), and
wenigstens eines der Gasgehäuseteile (91 , 92, 93, 94) gegen ein anderes beweglich ist, wobei  at least one of the gas housing parts (91, 92, 93, 94) is movable against another, wherein
das bewegliche Gasgehäuseteil (93, 94) einen Läufer eines Linearmotors (10, 10A, 10B) aufweist.  the movable gas housing part (93, 94) has a rotor of a linear motor (10, 10A, 10B).
2. Gasmischer nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass 2. Gas mixer according to claim 1, characterized in that
sich der Anströmkörper (40) entlang einer Längsachse (A) des Venturirohres (20) erstreckt und ein Mischspalt (60) quer zur Längsachse gebildet ist.  the inflow body (40) extends along a longitudinal axis (A) of the venturi tube (20) and a mixing gap (60) is formed transversely to the longitudinal axis.
3. Gasmischer nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass 3. Gas mixer according to claim 1 or 2, characterized in that
nur das erste Gasgehäuseteil (93) gegen das zweite feste Gasgehäuseteil (91) oder nur das zweite Gasgehäuseteil gegen das erste feste Gasgehäuseteil beweglich ist.  only the first gas housing part (93) is movable against the second fixed gas housing part (91) or only the second gas housing part is movable against the first fixed gas housing part.
Gasmischer nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass mittels des festen Gasgehäuseteils (91) eine Längsposition der Zuströmöffnung (70) festgelegt und die Größe eines Mischspaltes (60) im Wesentlichen als Abstand zwischen dem Zuströmquerschnitt (71) und dem Anströmkörper (40) festgelegt ist. Gas mixer according to one of claims 1 to 3, characterized in that by means of the fixed gas housing part (91) defines a longitudinal position of the inflow opening (70) and the size of a mixing gap (60) substantially as a distance between the inflow cross section (71) and the Anströmkörper (40 ).
Gasmischer nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Längsposition im Bereich eines parallel zur Längsachse (A) des Anströmkörpers (40) verlaufenden Abschnitts eines in etwa zylindrischen Teils des Anströmkörpers (40) festgelegt ist. Gas mixer according to one of claims 1 to 4, characterized in that the longitudinal position in the region of a parallel to the longitudinal axis (A) of the Anströmkörpers (40) extending portion of an approximately cylindrical portion of the Anströmkörpers (40) is fixed.
Gasmischer nach einem der Ansprüche 1 oder 2, 5 dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das erste als auch das zweite Gasgehäuseteil (93, 94) beweglich ist und das erste und zweite Gasgehäuseteil gegen das jeweils andere beweglich ist. Gas mixer according to one of claims 1 or 2, 5, characterized in that both the first and the second gas housing part (93, 94) is movable and the first and second gas housing part is movable against the other.
Gasmischer nach einem der Ansprüche 1 , 2 oder 5, 6 dadurch gekennzeichnet, dass Gas mixer according to one of claims 1, 2 or 5, 6, characterized in that
mittels einer variablen Längsposition der Zuströmöffnung (70) zum Venturirohr (20) die Größe eines Mischspaltes (60) im Wesentlichen als Abstand zwischen dem Zuströmquerschnitt (71) und dem Anströmkörper (40) festgelegt ist by means of a variable longitudinal position of the inflow opening (70) to Venturi tube (20), the size of a mixing gap (60) is set substantially as a distance between the inflow cross section (71) and the Anströmkörper (40)
Gasmischer nach einem der Ansprüche 1 , 2 oder 6, 7 dadurch gekennzeichnet, dass Gas mixer according to one of claims 1, 2 or 6, 7, characterized in that
die Längsposition im Bereich eines quer zur Längsachse des Anströmkörpers (40) verlaufenden Abschnitts eines sich in etwa kegelig verjüngenden Teils des Anströmkörpers (40) festgelegt ist. the longitudinal position in the region of a transverse to the longitudinal axis of the Anströmkörpers (40) extending portion of an approximately conically tapered portion of the Anströmkörpers (40) is fixed.
Gasmischer nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder zweite Gasgehäuseteil (91 , 92, 93, 94) einen Teil einer Wandung des Venturirohres bilden, wobei die Wandung einen in den Innenraum des Venturirohres gewölbten Dom (50) über einer Mündung des Zuströmrohres ausbildet. Gas mixer according to one of claims 1 to 8, characterized in that the first and / or second gas housing part (91, 92, 93, 94) form part of a wall of the Venturi tube, wherein the wall of a domed into the interior of the Venturi tube dome (50) forms over an opening of the inflow pipe.
Gasmischer nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass ein bewegliches Gasgehäuseteil (93, 94) nur einen Teil einer Wandung des Ventu- rirohres bildet, der sich parallel zu einer Längsachse (A) des Venturirohres (20) erstreckt. Gas mixer according to one of claims 1 to 9, characterized in that a movable gas housing part (93, 94) only a part of a wall of the Ventu- Rirhren forms, which extends parallel to a longitudinal axis (A) of the Venturi tube (20).
11. Gasmischer nach einem der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass ein festes Gasgehäuseteil (91 , 92) einen Teil einer Wandung des Venturirohres (20) bildet, der quer zu einer Längsachse (A) des Venturirohres verläuft. 11. Gas mixer according to one of claims 1 to 10, characterized in that a fixed gas housing part (91, 92) forms part of a wall of the Venturi tube (20) which extends transversely to a longitudinal axis (A) of the Venturi tube.
12. Gasmischer nach einem der Ansprüche 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (12, 12a, 12b) des Linearmotors (10, 10a, 10b) an einem den Zuströmquerschnitt (71) nicht begrenzenden Gasgehäuseteils angeordnet ist. 12. Gas mixer according to one of claims 1 to 11, characterized in that the stator (12, 12a, 12b) of the linear motor (10, 10a, 10b) is arranged on a the inflow cross section (71) not limiting gas housing part.
13. Gasmischer nach einem der Ansprüche 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (12, 12a, 12b) des Linearmotors am Zuströmrohr (30) gebildet ist. 13. Gas mixer according to one of claims 1 to 12, characterized in that the stator (12, 12 a, 12 b) of the linear motor at the inflow pipe (30) is formed.
14. Gasmischer nach einem der Ansprüche 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass jedes bewegliche Gasgehäuseteil (93, 94) einen Läufer (11 , 11a, 11b) eines Linearmotors (10, 10a, 10b) aufweist. 14. Gas mixer according to one of claims 1 to 12, characterized in that each movable gas housing part (93, 94) has a rotor (11, 11a, 11b) of a linear motor (10, 10a, 10b).
15. Gasmischsystem oder Gasmotor, insbesondere Magergasmotor, mit einem Gasmischer nach einem der Ansprüche 1 bis 14. 15. Gas mixing system or gas engine, in particular lean-burn gas engine, with a gas mixer according to one of claims 1 to 14.
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