EP3643396A1 - Kontinuierlich arbeitende und fluidatmende fluidmischeinrichtung und verfahren zum betrieb einer solchen - Google Patents

Kontinuierlich arbeitende und fluidatmende fluidmischeinrichtung und verfahren zum betrieb einer solchen Download PDF

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EP3643396A1
EP3643396A1 EP18201995.0A EP18201995A EP3643396A1 EP 3643396 A1 EP3643396 A1 EP 3643396A1 EP 18201995 A EP18201995 A EP 18201995A EP 3643396 A1 EP3643396 A1 EP 3643396A1
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EP
European Patent Office
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fluid
main
inlet
fluid inlet
chamber
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EP18201995.0A
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English (en)
French (fr)
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EP3643396B1 (de
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Robert Staudacher
Christian Wagner
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Technoalpin Holding SpA
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Individual
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Priority to PCT/EP2019/078744 priority patent/WO2020083921A1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/10—Mixing by creating a vortex flow, e.g. by tangential introduction of flow components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/312—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof
    • B01F25/3123—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof with two or more Venturi elements
    • B01F25/31233—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof with two or more Venturi elements used successively
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/312—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof
    • B01F25/3124—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof characterised by the place of introduction of the main flow
    • B01F25/31241—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof characterised by the place of introduction of the main flow the main flow being injected in the circumferential area of the venturi, creating an aspiration in the central part of the conduit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/90—Heating or cooling systems
    • B01F35/92—Heating or cooling systems for heating the outside of the receptacle, e.g. heated jackets or burners

Definitions

  • the present invention relates in particular to a continuously operating and fluid-breathing fluid mixing device comprising at least one main mixing chamber with a main mixing chamber, into which a quaternary fluid can be supplied via a quaternary fluid inlet and a tertiary fluid can be supplied via a tertiary fluid inlet in such a way that they mix with one another in the main mixing chamber and leave the main mixing chamber as quintary fluid.
  • Such fluid mixing devices are known from the prior art. They have different fields of application and differ, among other things, from the type of fluids and how these fluids are fed to the fluid mixing device.
  • a fluid mixing device in such a way that the fluids are mixed and leave the main mixing chamber as an effectively mixed quaternary fluid, for example a liquid-gas mixture.
  • a fluid mixing device can be implemented, for example, as a gasifier in sewage treatment plants. Similar fluid mixing devices are also used in snow cannons.
  • a fluid mixing device and in particular a continuously operating and fluid-breathing fluid mixing device comprising at least one main mixing chamber with at least one main mixing space, the main mixing space having a cross-section along a main extension direction R X2 from an inlet end with a large diameter to an outlet end a small diameter tapered, wherein at the outlet end a is X2 expanding nozzle is provided in the main extension direction R X2 in its cross section in the main extension direction R, and wherein a main mixing chamber, in particular the end face closing off closure part is at the inlet end is provided, wherein the closure part comprises: at least one in particular axially in quaternary fluid inlet opening into the main mixing space in order to supply at least one quaternary fluid to the main mixing space, and at least one tertiary opening tangentially into the main mixing space fluid inlet in order to feed at least one tertiary fluid tangentially to the main mixing space, the tertiary fluid inlet having at least one
  • a method for operating a fluid mixing device comprising the following steps: supplying a primary fluid via the tangential primary fluid inlet into the premixing chamber of the premixing chamber, so that a vortex flow forms in the premixing chamber, whereby a secondary fluid is conveyed into the premixing space by means of a venturi effect via the secondary fluid inlet and a tertiary fluid is formed by a primary fluid / secondary fluid mixture; Feeding the tertiary fluid via the tangential tertiary fluid inlet to the main mixing chamber of the main mixing chamber, so that a vortex flow is formed in the main mixing chamber, whereby a quaternary fluid is conveyed into the main mixing chamber by a venturi effect, a tertiary fluid-quaternary fluid mixture being formed at the outlet end of the main chamber is output as quintary fluid.
  • the essence of the invention is, among other things, the use of reactor spaces and mixing spaces which reduce their cross section along the respective main extension direction or the main flow direction, which are arranged such that fluids are brought together via the premixing space and the respective inlet in the main mixing space and are guided through the fluid mixing device.
  • tangential introduction and axial introduction is here optionally understood to mean any type of introduction that is oriented “essentially tangential” or “essentially axial”.
  • the introduction can deviate by an angle of up to ⁇ 15 degrees, optionally up to ⁇ 10 degrees to the full axiality or tangentiality.
  • the tangential deviation angle is up to +15 degrees, optionally up to +10 degrees, whereby this positive angle definition defines a deviation of the inlet direction in the direction of the center, ie away from the wall.
  • a fluid is optionally understood to mean any type of liquid and / or gas, at least one fluid being able to be passed through the fluid mixing device even in different, in particular changing, aggregate states. For example, it is conceivable to pass at least one fluid in a liquid form through the fluid mixing device and then at least partially convert it to a gaseous state, or vice versa.
  • a “nozzle” is understood to mean any type of outlet means in order to discharge the fluid which is conducted in the respective space which the nozzle closes at the outlet end.
  • main extension directions and “main flow directions”. This means that a fluid guided along the main direction of extension or main flow direction is guided in this direction when viewed globally. A different local direction can also be taken during this global tour. For example, a fluid can also be guided in a meandering spiral manner in the main direction of extension or in a similar direction, in particular in a direction deviating in sections from the main direction of extension.
  • the quaternary fluid inlet and the tertiary fluid inlet and / or the secondary fluid inlet and the primary fluid inlet are arranged such that they complement one another in such a way that a venturi vortex tube effect is formed in the main mixing chamber and / or in the premixing chamber.
  • the quaternary fluid inlet and the tertiary fluid inlet can be arranged such that the quaternary fluid is sucked into the main mixing chamber or its main mixing chamber by the tangential introduction of the tertiary fluid, and vice versa.
  • the primary fluid inlet which opens tangentially into the premixing chamber in such a way that the secondary fluid is sucked into the premixing chamber or its premixing chamber by a Venturi vortex tube effect, and vice versa.
  • Mixed forms are also conceivable, wherein for example a partial amount of at least one fluid is sucked in via such a Venturi effect, another partial amount is actively introduced and in particular pumped.
  • the quaternary fluid inlet and / or the secondary fluid inlet are in fluid communication with the atmosphere.
  • the quaternary fluid and / or the secondary fluid air are further optional. It is possible that the quaternary fluid inlet and / or the secondary fluid inlet are in direct fluid communication with the atmosphere. This is particularly advantageous if, as described above, the quaternary fluid inlet and the tertiary fluid inlet and / or the primary fluid inlet and the secondary fluid inlet are arranged such that they complement one another in such a way that a venturi vortex tube effect forms in the main mixing chamber or in the premixing chamber.
  • the quaternary fluid inlet and / or the secondary fluid inlet is connected directly to the atmosphere, air is drawn from the atmosphere into the fluid mixing device in a simple and reliable manner.
  • the main mixing space and / or the premixing space are optionally in their respective main direction of extension Rx 2 ; R X302 at least in sections in the form of a continuously tapering and in particular tapering hyperbolic funnel.
  • Solid bodies with a deviation of ⁇ 10% from this geometric shape also apply within the scope of the invention. It has been found that a fluid which is guided in such a solid is guided in a particularly effective manner and is optionally guided in an accelerable manner.
  • the quaternary fluid inlet and / or tertiary fluid inlet and / or the secondary fluid inlet and / or the primary fluid inlet are in their respective cross-section along their main direction of extension R X400 ; R X300 ; R X200 ; R X100 from an inlet end with a large diameter to an outlet end with a small one Tapering diameter and in particular in the form of a tapering hyperbolic funnel.
  • the aforementioned can also apply to such a hyperbolic funnel.
  • Solid bodies with a deviation of ⁇ 10% from this geometric shape also apply within the scope of the invention.
  • a nozzle is optionally provided on the main mixing chamber and / or on the premixing chamber and in particular in the outlet region or an outlet end of the mixing chamber.
  • This nozzle can be designed as a Laval nozzle. It can be designed as an expanding nozzle.
  • Such a nozzle can have the shape of a hyperbolic and in particular hyperboloid funnel. It can be designed as a diffuser.
  • the nozzle is designed in such a way that it straightens the vortex flow of the fluid which is conducted in the main mixing chamber or the premixing chamber and / or generates the highest possible outflow speed.
  • the nozzle can in particular be designed in opposite directions.
  • Such a nozzle with a spiral flow guide in order to force the guided fluid into a spiral flow path, in particular with a gradient that decreases in the flow direction.
  • a spiral flow guide can, for example, be internals and, in particular, projections that force the fluid guided in the nozzle into a spiral flow.
  • the nozzle in a twisted shape, so that such a spiral flow guidance and / or a spiral flow path result.
  • the spiral shape is optionally selected so that a hyperbolic and in particular hyperbolic decreasing gradient results.
  • At least one fluid inlet in particular the primary fluid inlet and / or the secondary fluid inlet, has at least one fluid line means and in particular primary fluid line means or secondary fluid line means.
  • the fluid inlet via at least one fluid conduit with at least one fluid reservoir, for example a water reservoir, or a fluid pump, for example a water pump, in fluid connection.
  • the fluid reservoir is a pressure reservoir in which the fluid to be guided is under pressure and is thus optionally supplied to the inlet under pressure.
  • At least a portion of the primary fluid line means and / or the secondary fluid line means and / or at least one of the fluid inlets and / or at least one of the chambers have at least one fluid temperature control means.
  • a fluid temperature control means can be, for example, a heat exchanger assigned to the main mixing chamber and / or the premixing chamber. This can in particular have at least one fluid line running in and / or on the wall of the chamber.
  • the advantage of such a fluid temperature control means is the possibility of heating and / or cooling a fluid guided in the respective fluid conduit and / or the respective chamber and / or the respective fluid inlet.
  • a primary fluid introduced into the premixing chamber can be preheated via a heat exchanger assigned to the main mixing chamber, so that it is introduced into the premixing chamber when heated and mixed there with the secondary fluid.
  • the (pre) heating or cooling can optionally take place in such a way that the state of aggregate of the guided fluid changes, ie the fluid temperature control means can be designed such that the guided fluid that comes into contact with it changes its state of aggregation.
  • a previously liquid fluid can be converted into an essentially partially gaseous fluid through contact with the fluid temperature control agent, or vice versa.
  • the fluid temperature control means is optionally designed as a fluid preheating means. It is possible to design the fluid temperature control means as a fluid coolant.
  • a fluid temperature control means can optionally be connected to an external cooling line means, for example a line system connected to a water reservoir, via which water or a similar coolant can be supplied.
  • the fluid temperature control means optionally has at least one fluid conduction means, which is arranged in particular in a spiral or the like in a meandering manner in and / or on the wall of the main mixing chamber and / or premixing chamber and / or at least in sections in and / or at least in sections on the wall of the main mixing chamber and / or Premixing chamber is formed from the nozzle to the inlet, in particular the tertiary fluid inlet or primary fluid inlet.
  • An effective heat transfer can be achieved by guiding the fluid conduction means in the respective wall.
  • the fluid is supplied as a cooled fluid to the fluid mixing device and, in particular, to the fluid temperature control means, in order to be heated via the fluid temperature control means. It is also conceivable to design the fluid temperature control means in such a way that at least one guided fluid is cooled.
  • the fluid conduit is arranged in a spiral and / or meandering manner. Furthermore, it is optionally designed in such a way that it serves to temper the fluid and / or to change the pressure of the guided fluid and / or to bring the nozzles and / or chamber wall to temperature.
  • the fluid conduit has a round, and in particular circular cross section. A round cross-section is optionally viewed as a cross-section with constant wall development.
  • guide devices in the fluid line means in particular in order to cause the flow of the guided fluid to be turned. These guide devices are preferably designed such that they force the guided fluid into a spiral flow along the main direction of flow in the fluid conduit.
  • the fluid mixing device it is possible, in this way, to design the fluid mixing device to be capable of "standing shear”; This means, inter alia, that no active, in particular mechanical acceleration, in particular of the fluid supplied via the quaternary fluid inlet, is necessary.
  • the tertiary fluid inlet and / or the primary fluid inlet each have at least one valve means in order to stop and / or enable the supply of the fluid carried therein and / or to regulate the quantity supplied.
  • the valve means is designed in such a way that it allows the inflow of the tertiary fluid and / or the primary fluid when a sufficient tertiary fluid or primary fluid pressure and / or a sufficient tertiary fluid temperature or primary fluid temperature has been reached in the respective main mixing chamber or premixing chamber to form a venturi vortex tube effect and in particular to suck in quaternary fluid or secondary fluid. It can then be said that the fluid mixing device self-ignites.
  • the valve means is optionally designed such that it only opens when the primary fluid supplied via the primary fluid inlet and the primary fluid pressure source, for example a fluid reservoir or a fluid pump, reaches the sufficient temperature or the sufficient pressure for the Venturi effect in the premixing chamber.
  • the primary fluid pressure source for example a fluid reservoir or a fluid pump
  • a valve means optionally assigned to the tertiary fluid.
  • At least one flow guide for the fluid flow is provided in the quaternary fluid inlet and / or tertiary fluid inlet and / or secondary fluid inlet and / or primary fluid inlet and / or main mixing chamber and / or premixing chamber. It is conceivable that the quaternary fluid inlet and / or the tertiary fluid inlet and / or the secondary fluid inlet and / or the primary fluid inlet and / or the main mixing space and / or the main mixing space and / or the main mixing space and / or the premixing space are at least partially rotated in one another, in particular by the one guided therein, in order to form the electrical conduction Fluid to define a twisted flow path.
  • At least one current guide in particular a spiral flow guide, for example in the form of a hyperbolic, in particular hyperbolic spiral, in order to urge the guided fluid into a spiral flow and in particular a logarithmically decreasing hyperbolic spiral path.
  • At least one current guide, in particular a spiral flow guide is optionally provided, for example as an installation means with at least one guide plate or a similar guide element.
  • the cross section of the quaternary fluid inlet and / or the tertiary fluid inlet and / or the secondary fluid inlet and / or the primary fluid inlet and / or the main mixing space and / or the premixing space are round in their cross section and in particular circular.
  • Elliptical and the like continuously developed cross-sectional shapes can also be used.
  • the tertiary fluid inlet and / or the primary fluid inlet are about a pivot axis running orthogonally to the respective main flow direction in the opening chamber in a pivot direction opposite the main flow direction Rx 2 ; R X302 designed to be pivotable in a range from 90 degrees to 150 degrees.
  • a fluid guided via the respective inlet can be accelerated tangentially and, moreover, already in the main flow direction.
  • the respective inlet is optionally pivoted at an angle of 90 degrees, that is to say tangentially orthogonally to the main extension axis. During operation, this swivel angle can then be increased up to 150 degrees, so that the direction of introduction points more towards the main flow direction.
  • the premixing chamber has a closure part which closes the premixing space at an inlet end and on which at least one secondary fluid inlet and at least one primary fluid inlet are provided.
  • the premixing chamber optionally has, at an outlet end of the mixing space, a nozzle which widens in cross section in the main direction of extension, as has already been described above.
  • closure parts described here on the premixing space or main mixing space integrally with the respective wall of the space. It is also conceivable to provide them as an independent component. In this context in particular, the respective inlets for the fluids can then be provided on the closure part at very low cost.
  • the main mixing chamber and the premixing chamber optionally form a fractal vortex tube arrangement.
  • the main mixing chamber and the premixing chamber are identical in their basic geometry, but are of different sizes.
  • the main mixing chamber or the main mixing chamber can have a hyperbolic cross section, while the premixing chamber has an identical hyperbolic cross section, but with a reduced size.
  • the invention also relates to a corresponding method for operating such a fluid mixing device. All peculiarities and embodiments mentioned in relation to the fluid mixing device also apply to the method, although for redundancy reasons it is not explicitly dealt with, but only reference is made to what is mentioned here. Conversely, everything mentioned in relation to the method also applies to the fluid mixing device.
  • the secondary fluid and / or the quaternary fluid are actively delivered into the premixing space or the main mixing space, for example by means of a fluid pressure reservoir and / or a fluid pump.
  • the tertiary fluid-quaternary fluid mixture leaves the main mixing chamber as a quaternary fluid and is fed to a downstream turbine.
  • electrical and / or kinetic energy can be obtained, for example, via the fluid mixing device.
  • the field of application of the fluid mixing device described here extends from mixing devices for mixing different fluids, through the use as fumigants, to use in snow cannons and the like snowmaking devices. All of these application forms are encompassed by the invention.
  • Fig. 1 and 2nd show a possible embodiment of the fluid mixing device according to the invention in an isometric view ( Fig. 1 ) and a sectional view ( Fig. 2 ).
  • the fluid mixing device 1 comprises at least one main mixing chamber 2, which has a main mixing chamber 4, which tapers in cross-section along a main extension direction R X2 from an inlet end 6 with a large diameter D 6 to an outlet end 8 with a small diameter Ds.
  • a nozzle 10 which widens in the main direction of extension R X2 in its cross section in the main direction of extension R X2 .
  • a closure part 12 which in particular closes the end of the main mixing space 2, which has the following: at least one quaternary fluid inlet opening in particular axially into the main mixing space 4 in order to supply the main mixing space 4 with at least one quaternary fluid, and at least one tertiary fluid inlet 300 opening tangentially into the main mixing space 4, to supply at least one tertiary fluid tangentially to the main mixing space 4.
  • the tertiary fluid inlet 300 has at least one premixing chamber 302, with a premixing chamber 304 tapering in cross-section along a main direction of extension R X300 from an inlet end 306, with a large diameter, to an outlet end 308, with a small diameter.
  • the premixing chamber 302 in turn has the following: at least one secondary fluid inlet 200, in particular axially opening into the premixing chamber 304, in order to supply at least one secondary fluid to the premixing chamber 304, and at least one primary fluid inlet 100 opening tangentially into the premixing chamber 304, in order to supply at least one primary fluid to the premixing chamber 304.
  • the core of the invention is, inter alia, the design of the main mixing chamber 4 and the mixing chamber 2 in its cross section tapering in the respective main direction of extension R X2 or R X302 and the introduction of the fluids supplying the respective chamber 4 or 304 in the axial or tangential direction. It has been found that an optimal mixing and / or a very energy-efficient mixing of the fluids guided can be achieved in this way. The starting behavior of such a fluid mixing device has also improved compared to devices known from the prior art.
  • the quaternary fluid inlet 400 and the tertiary fluid inlet 300 and / or the secondary fluid inlet 200 and the primary fluid inlet 100 can be arranged complementarily to one another such that a venturi vortex tube effect is formed in the main mixing chamber 2 or the premixing chamber 302.
  • the secondary fluid is sucked in via the secondary fluid inlet 200 without the mechanical fluid 200 in particular requiring mechanical acceleration or pressurization.
  • a venturi flow here drawing the quaternary fluid 400 through the quaternary fluid inlet 400 into the main mixing chamber 2 or the main mixing chamber 4 due to the resulting venturi vortex tube effect.
  • active funding could optionally be at least partially allocable.
  • a fluid mixing device designed in this way can in particular be capable of standing shear, which means in particular that no active conveyance of the quaternary fluid into the main mixing chamber 4 is required.
  • no particular mechanical components such as compressor groups, pumps or similar devices are required to start the device 1.
  • the main mixing space 4 and / or the premixing space 304 in their respective main extension direction Rx 2 ; R X302 are designed at least in sections in the form of a continuously tapering and in particular tapering hyperbolic, in particular hyperboloidal funnel. In this way, the fluid carried therein is optimally flow-guided or can be accelerated in an energy-efficient manner.
  • At least one of the inlets 400; 300; 200; 100 or spaces 4, 304 is designed to be twisted and / or to define a twisted flow path for the fluid guided therein.
  • at least one current guide in particular a current guide for the fluid flow, for example in the form of a hyperbolic installation and in particular a hyperbolic spiral, in order to force the guided fluid into a spiral flow and in particular a logarithmically decreasing hyperbolic spiral path.
  • the current conducting guides 16 are designed here in the form of projections of the wall 14, which at least in sections extend spirally along the wall 14 of the main mixing chamber 4.
  • Such flow guides 16 can also be provided in the premixing chamber 302 and / or in fluid line means 110. In addition, it is conceivable to also provide such current conduction guides 16 in the nozzles 10 and 310. It is also possible to design at least one chamber and / or at least one inlet, for example the main mixing chamber 2 or the premixing chamber 302, in a twisted manner and, in particular, to twist about the axis Ax, i.e. the main extension axis, so that a spiral flow path is formed one Current conduction results. This flow path preferably has a logarithmically decreasing slope. The current conduction is optionally designed in such a way that it urges the guided fluid into a spiral flow and in particular into a logarithmically decreasing, hyperbolic spiral path.
  • the main direction of extension R X400 ; R X300 ; R X200 ; R X100 optionally form the main flow directions of the fluids carried there.
  • a nozzle 10 is located at the outlet end 8 of the main mixing chamber 2.
  • a similar nozzle 310 can optionally be located at the outlet end 308 of the premixing chamber 302.
  • This nozzle can have the form of a hyperbolic and in particular hyperboloidal diffuser.
  • the nozzle 10, 310 or the area at the outlet end 8; 308 of the respective chamber as a Laval nozzle.
  • the nozzle 8 is optional; 308 designed in such a way that it rectifies the vortex flow of the fluid which is conducted in the main mixing chamber 2 or the premixing chamber 302 and / or generates the highest possible outflow velocity.
  • the nozzle can in particular be designed in opposite directions. It can also be twisted in itself and / or contain corresponding guide elements for flow guidance.
  • the current conduction is optionally designed for flow rectification in order to rectify a flow carried there. In particular, it is conceivable to design the nozzle in such a way that the vortex flow emerging from the main mixing chamber is laminarized and accelerated.
  • the premixing chamber 302 optionally has a closure part 312 closing the premixing chamber 304 at an inlet end 306. At least one of the secondary fluid inlet 200 and / or the at least one primary fluid inlet 100 can be provided on this closure part 312.
  • the nozzle 310 widening in cross section in the main direction of extension R x302 is optionally provided at the outlet end of the mixing chamber 304.
  • the main mixing chamber 2 and the premixing chamber 302 are optionally designed as a fractal vortex tube arrangement.
  • the main mixing chamber optionally corresponds in particular to the geometry of the premixing chamber and vice versa, with different dimensions being realized.
  • This fractal formation of chambers which conduct one another can in principle be continued in several stages, the geometry of the upstream vortex tube or the upstream chamber being chosen to be smaller in the flow direction than the chamber following in the flow direction.
  • the quaternary fluid inlet and / or the secondary fluid inlet are optionally designed to be in fluid communication with the atmosphere.
  • the quaternary fluid and / or the secondary fluid are air.
  • a primary fluid 100 is fed via the tangential primary fluid inlet 100 into the premixing chamber 304 of the premixing chamber 302, so that a vortex flow forms in the premixing chamber 304, with, among other things, a secondary fluid is conveyed into the premixing chamber 304 by means of a Venturi effect via the secondary fluid inlet 200.
  • a primary fluid-secondary fluid mixture is formed, which can be referred to as a tertiary fluid.
  • the primary fluid can optionally be supplied via a primary fluid pressure reservoir 104 and / or a primary fluid pump.
  • the tertiary fluid formed in the premixing chamber 302 is supplied to the main mixing chamber 4 of the main mixing chamber 2 via the tangentially arranged tertiary fluid inlet 300, so that a vortex flow is again formed in the main mixing chamber 4.
  • the quaternary fluid is conveyed into the main mixing space 4 via the quaternary fluid inlet 400, among other things, by a venturi effect which arises, so that a tertiary fluid-quaternary fluid mixture forms which leaves the main mixing space 4 at the outlet end 8 as quintary fluid, in particular in the direction of R X500 .
  • the tertiary fluid introduced into the main mixing space 4 and the quaternary fluid mixed therewith pass through the main mixing chamber 4 along the main flow direction R X2 in a spiral path, which is represented here by the dashed arrow R ' X500 .
  • this spiral path is changed by appropriate flow guide guides in the nozzle and, in particular, changed logarithmically decreasing, so that a changed spiral path R " X500 results. This results in a particularly effective laminarization and acceleration of the vortex flow emerging from the main mixing chamber 2.
  • the fluid supply to the fluid mixing device is optionally provided via a pressurized fluid reservoir.
  • a pressureless fluid reservoir for gaseous or liquid fluids can also be used, in which case an additional compressor and in particular a fluid pump are optionally provided.
  • This fluid pump optionally generates a higher fluid pressure than that prevailing in the fluid supply line for the respective fluid inlet. The same applies optionally to the pressure in the fluid reservoir.
  • At least one inlet and / or at least one chamber 2; 302 and in particular the primary fluid inlet 100 and / or the secondary fluid inlet 200 have at least one fluid line means 102 and in particular at least one primary fluid line means 102 or secondary fluid line means, via which they are in fluid communication with a fluid reservoir 104 or a fluid pump.
  • the primary fluid conduit 102 and / or secondary fluid conduit has at least one fluid temperature control means 106.
  • the fluid temperature control means 106 is designed, for example, as a heat exchanger 106 assigned to the main mixing chamber 2.
  • This fluid line 110 is optionally routed at least in sections in the wall 14 of the main mixing chamber 2 from the nozzle 10 to the inlet end 6, with it the main mixing chamber 4 is in thermal coupling.
  • the primary fluid heats up, which at the same time leads to cooling of the wall 14 or the nozzle 10.
  • the fluid temperature control means 106 and in particular the heat exchanger 106 described here in such a way that the fluid carried therein changes its state of matter and in particular a liquid state of matter to a gaseous state of matter.
  • the fluid line 110 spirally in or on the wall of the main mixing chamber or on the wall of the main mixing chamber, preferably from the nozzle to the area of the main mixing chamber, in particular with the closure means.
  • a guide in or on the closure means is also conceivable.
  • the fluid reservoir 104 is optionally supplied to the nozzle 10 or in the inlet area 8 of the main mixing chamber 2 via the fluid conduit 102, where the fluid and in particular the primary fluid spirally runs around the main mixing chamber 4 and is led to the closure part 12. From there, the fluid is fed to the primary fluid inlet 100 via a further fluid conduit 102.
  • temperature control of the nozzle or of the main mixing chamber wall 14 is thus optionally achieved.
  • the tertiary fluid inlet 300 and / or the primary fluid inlet 100 have at least one valve means 108 in order to stop and / or enable the supply of the fluid conveyed therein and / or to regulate the supply quantity.
  • primary fluid can optionally only be supplied to the premixing chamber 304 via the valve means 108 when sufficient primary fluid pressure has been built up. In this way it is ensured that a venturi vortex tube effect and in particular the suction of the secondary fluid take place via the secondary fluid inlet 200 without the secondary fluid having to be actively conveyed.
  • Active delivery of the quaternary fluid and / or the primary fluid via the respective inlet 400 is of course also optional; 200 realizable, for example using appropriate pressure reservoirs or feed pumps.
  • Fig. 5 shows an embodiment in which the tertiary fluid inlet 300 is optionally designed to be pivotable in a range of 90 to 150 degrees in a range from 90 to 150 degrees in a pivoting direction counter to the main flow direction R X2 in the opening chamber 4, here the main mixing chamber 4, orthogonal to the main flow direction R X2 is.
  • This pivotability is shown here by the premixing chamber 2 shown in full lines and the premixing chamber 302 shown in dashed lines and pivoted by the angle ⁇ .
  • the tertiary fluid is introduced tangentially but further in the direction of the main flow direction R X2 of the main mixing chamber 2 and in this respect the fluid flow is accelerated in particular in the outlet area of the chamber.
  • the swivel angle ⁇ is represented here by the swivel angle ⁇ 1 of 90 degrees and the further swivel angle of ⁇ 2 by 150 degrees, always starting from the main axis of extension Ax.
  • the Venturi vortex tube effect and the flow velocity in the axial direction, in particular in the direction R X500 of the fluid mixing device, can be influenced by the size of the swivel angle.
  • the axial swivel angle ⁇ can be varied for variable thrust control.
  • the inlets 400 are optional; 300; 200; 100 and / or the chambers are provided in the form of hyperbolic funnels, as a result of which improved fluid guidance and in particular in the case of the quaternary and secondary inlets 400; 200 an improved fluid suction compared to a simple aperture opening is achieved.
  • tertiary fluid-quaternary fluid mixture located in the main mixing chamber 2 can be fed as a quintary fluid along the main flow direction R X500 to a turbine 500.
  • FIG. 5 shows an embodiment in which the closure part 12 is designed as an independent component and in the area of a joining edge 18 to the an end wall 14 of the main mixing chamber 2 connects.
  • Fig. 1 shows an example of an integrally formed closure part 12.

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Abstract

Vorliegende Erfindung betrifft eine Fluidmischeinrichtung (1), umfassend eine Hauptmischkammer (2) mit einem Hauptmischraum (4), der sich in seinem Querschnitt entlang einer Haupterstreckungsrichtung (R<sub>x2</sub>) von einem Einlassende (6) zu einem Auslassende (8) verjüngt, und der einen axial in den Hauptmischraum (4) mündenden Quartärfluideinlass (400) aufweist, um dem Hauptmischraum (4) ein Quartärfluid zuzuführen, und einen tangential in den Hauptmischraum (4) mündenden Tertiärfluideinlass (300), um dem Hauptmischraum (4) tangential ein Tertiärfluid zuzuführen, wobei der Tertiärfluideinlass (300) eine Vormischkammer (302) mit einem sich in seinem Querschnitt verjüngenden Vormischraum (304) aufweist, wobei die Vormischkammer (302) einen axial in den Vormischraum (304) mündenden Sekundärfluideinlass (200) aufweist, um dem Vormischraum (304) ein Sekundärfluid zuzuführen, und einen tangential in den Vormischraum (304) mündenden Primärfluideinlass (100), um dem Vormischraum (304) ein Primärfluid zuzuführen.

Description

  • Vorliegende Erfindung betrifft eine insbesondere kontinuierlich arbeitende und fluidatmende Fluidmischeinrichtung, umfassend wenigstens eine Hauptmischkammer mit einem Hauptmischraum, in den über einen Quartärfluideinlass ein Quartärfluid und über einen Tertiärfluideinlass ein Tertiärfluid derart zuführbar sind, dass sie sich im Hauptmischraum miteinander vermischen und den Hauptmischraum als Quintärfluid verlassen.
  • Derartige Fluidmischeinrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie haben unterschiedliche Anwendungsgebiete, und unterscheiden sich unter anderem der Art der Fluide und auf welche Weise diese Fluide der Fluidmischeinrichtung zugeführt werden.
  • So ist es beispielsweise möglich, eine solche Fluidmischeinrichtung derart auszubilden, dass die Fluide gemischt und als effektiv vermischtes Quintärfluid, beispielsweise ein Flüssigkeit-Gas-Gemisch, die Hauptmischkammer verlassen. Eine solche Fluidmischeinrichtung ist beispielsweise als Begaser in Kläranlagen realisierbar. Ähnliche Fluidmischeinrichtungen finden auch bei Schneekanonen ihre Anwendung.
  • Aus energetischer Sicht weisen bekannte Fluidmischeinrichtungen jedoch Schwächen in der Effektivität bzw. der Qualität der Vermischung der Fluide auf. Zudem ist meist eine künstliche Beschleunigung wenigstens des Quartärfluides notwendig, beispielsweise mittels Pumpen oder Kompressoren. Dies ist kostenintensiv und hinsichtlich der Haltbarkeit nachteilig
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es folglich, eine Fluidmischeinrichtung und insbesondere eine kontinuierlich arbeitende und fluidatmende Fluidmischeinrichtung anzubieten, die eine effizientere und/oder bessere Vermischung von Fluiden erlaubt.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Fluidmischeinrichtung und durch ein Verfahren zum Betrieb einer solchen gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
  • Diese Aufgabe wird insbesondere durch eine Fluidmischeinrichtung und insbesondere eine kontinuierlich arbeitende und fluidatmende Fluidmischeinrichtung, gelöst, umfassend wenigstens eine Hauptmischkammer mit wenigstens einem Hauptmischraum, wobei sich der Hauptmischraum in seinem Querschnitt entlang einer Haupterstreckungsrichtung RX2 von einem Einlassende mit einem großen Durchmesser zu einem Auslassende mit einem kleinen Durchmesser verjüngt, wobei am Auslassende eine sich in Haupterstreckungsrichtung RX2 in ihrem Querschnitt in Haupterstreckungsrichtung RX2 erweiternde Düse vorgesehen ist und wobei am Einlassende ein den Hauptmischraum insbesondere stirnseitig verschließendes Verschlussteil vorgesehen ist, wobei das Verschlussteil Folgendes aufweist: wenigstens einen insbesondere axial in den Hauptmischraum mündenden Quartärfluideinlass, um dem Hauptmischraum wenigstens ein Quartärfluid zuzuführen, und wenigstens einen tangential in den Hauptmischraum mündenden Tertiärfluideinlass, um dem Hauptmischraum tangential wenigstens ein Tertiärfluid zuzuführen, wobei der Tertiärfluideinlass wenigstens eine Vormischkammer, insbesondere eine sogenannte Tertiärfluideinlassdüse aufweist, mit einem sich in seinem Querschnitt entlang einer Haupterstreckungsrichtung von einem Einlassende, mit einem großen Durchmesser, zu einem Auslassende, mit einem kleinen Durchmesser, verjüngenden Vormischraum, und wobei die Vormischkammer Folgendes aufweist: Wenigsten einen insbesondere axial in den Vormischraum mündenden Sekundärfluideinlass, um dem Vormischraum wenigstens ein Sekundärfluid zuzuführen, und wenigstens einen tangential in den Vormischraum mündenden Primärfluideinlass, um dem Vormischraum wenigstens ein Primärfluid zuzuführen.
  • Diese Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Betrieb einer Fluidmischeinrichtung, wie sie hier beschrieben ist, gelöst, umfassend die folgenden Schritte: Zuführen eines Primärfluides über den tangentialen Primärfluideinlass in den Vormischraum der Vormischkammer, sodass sich im Vormischraum eine Wirbelströmung bildet, wobei durch einen Venturi-Effekt über den Sekundärfluideinlass ein Sekundärfluid in den Vormischraum gefördert wird und sich durch eine Primärfluid-Sekundärfluid-Mischung einer Tertiärfluid bildet; Zuführen des Tertiärfluides über den tangentialen Tertiärfluideinlass zum Hauptmischraum der Hauptmischkammer, sodass sich im Hauptmischraum eine Wirbelströmung bildet, wobei durch einen Venturi-Effekt über den Quartärfluideinlass ein Quartärfluid in den Hauptmischraum gefördert wird, wobei ein Tertiärfluid-Quartärfluid-Gemisch gebildet und am Auslassende des Hauptmischraums als Quintärfluid ausgegeben wird.
  • Kern der Erfindung ist unter anderem die Verwendung von sich entlang der jeweiligen Haupterstreckungsrichtung bzw. der Hauptströmungsrichtung in ihrem Querschnitt verringernder Reaktorräumen und Mischräumen, die derart angeordnet sind, dass Fluide über den Vormischraum und den jeweiligen Einlass im Hauptmischraum zusammengeführt und durch die Fluidmischeinrichtung geführt werden. Unter dem Begriff "tangentiales Einleiten" und "axiales Einleiten" wird hier optional jede Art von Einleiten verstanden, die "im Wesentlichen tangential" bzw. "im Wesentlichen axial" ausgerichtet ist. Insbesondere kann hier die Einleitung um einen Winkel von bis zu ±15 Grad, optional von bis zu ±10 Grad zur vollständigen Axialität bzw. Tangentialität abweichen. Optional beträgt der tangentiale Abweichungswinkel bis zu +15 Grad, optional bis zu +10 Grad, wobei diese positive Winkeldefinition eine Abweichung der Einlassrichtung in Richtung des Zentrums, also von der Wandung weg gerichtet definiert.
  • Unter einem Fluid wird optional jede Art von Flüssigkeit und/oder Gas verstanden, wobei wenigsten ein Fluid auch in unterschiedlichen, insbesondere sich verändernden Aggregatzuständen durch die Fluidmischeinrichtung geführt werden kann. So ist es beispielsweise denkbar, wenigstens ein Fluid in einer flüssigen Form durch die Fluidmischeinrichtung zu führen und dann wenigstens teilweise in einen gasförmigen Aggregatzustand überzuführen, oder umgekehrt.
  • Unter einer "Düse" wird im Umfang der Erfindung jegliche Art von Auslassmittel verstanden, um das im jeweiligen Raum, den die Düse am Auslassende abschließt geführte Fluid auszuleiten.
  • Es sei angemerkt, dass im Umfang der Erfindung von "Haupterstreckungsrichtungen" und "Hauptströmungsrichtungen" geredet wird. Das bedeutet, dass ein entlang der Haupterstreckungsrichtung bzw. Hauptströmungsrichtung geführtes Fluid bei globaler Betrachtung in dieser Richtung geführt wird. Während dieser globalen Führung kann darüber hinaus eine davon abweichende lokale Richtung eingenommen werden. Beispielsweise kann ein Fluid in Haupterstreckungsrichtung auch spiralförmig mäandernd oder in einer dergleichen, insbesondere abschnittsweise von der Haupterstreckungsrichtung abweichenden Richtung geführt werden.
  • Es hat sich herausgestellt, dass bei einer hier beschriebenen Fluidmischeinrichtung eine effektivere Vermischung bzw. eine sehr energieeffiziente Mischung der durch die Fluidmischeinrichtung geführten Fluide erreicht werden kann. Durch die Verwendung des beschriebenen sich verjüngenden Mischraums und die erfindungsgemäße Einführung der Primär- und Sekundärfluide in axialer und tangentialer Richtung erfolgt bereits im Vormischraum eine energieeffiziente Führung und Mischung der geführten Fluide, die durch die erfindungsgemäße Einleitung des resultierenden Tertiärfluides in den Hauptmischraum der Hauptmischkammer in tangentialer Richtung und die anschließende Vermischung mit dem axial eingeführten Quartärfluid weiter energetisch verbessert wird. Das Resultat ist ein optimal energieeffizient vermischtes und, je nach Ausführungsform, beschleunigtes Quintärfluid, das über die Düse die Fluidmischeinrichtung als Quintärfluid verlässt. Zudem hat sich herausgestellt, dass eine solche Fluidmischeinrichtung optional ohne aktive Beschleunigung des Quartärfluides ausgebildet werden kann.
  • Optional sind der Quartärfluideinlass und der Tertiärfluideinlass und/oder der Sekundärfluideinlass und der Primärfluideinlass derart komplementär zueinander angeordnet, dass sich ein Venturi-Wirbelrohr-Effekt in der Hauptmischkammer und/oder in der Vormischkammer ausbildet. Beispielsweise können der Quartärfluideinlass und der Tertiärfluideinlass so angeordnet sein, dass durch das tangentiale Einleiten des Tertiärfluides das Quartärfluid in die Hauptmischkammer bzw. seinen Hauptmischraum eingesaugt wird, und auch umgekehrt. Selbiges gilt optional für den Primärfluideinlass, der derart tangential in die Vormischkammer mündet, dass das Sekundärfluid durch einen Venturi-Wirbelrohr-Effekt in die Vormischkammer bzw. seinen Vormischraum gesaugt wird, und auch umgekehrt. Auch sind Mischformen denkbar, wobei beispielsweise eine Teilmenge wenigstens eines Fluides über einen solchen Venturi-Effekt eingesaugt, eine andere Teilmenge aktiv eingebracht und insbesondere gepumpt wird.
  • Optional stehen der Quartärfluideinlass und/oder der Sekundärfluideinlass mit der Atmosphäre in Fluidverbindung. Weiter optional sind das Quartärfluid und/oder das Sekundärfluid Luft. Es ist möglich, dass der Quartärfluideinlass und/oder der Sekundärfluideinlass in direkter Fluidverbindung mit der Atmosphäre stehen. Das ist insbesondere vorteilhaft, wenn, wie zuvor beschrieben, der Quartärfluideinlass und der Tertiärfluideinlass und/oder der Primärfluideinlass und der Sekundärfluideinlass derart komplementär zueinander angeordnet sind, dass sich ein Venturi-Wirbelrohr-Effekt in der Hauptmischkammer bzw. in der Vormischkammer ausbildet. Bei der direkten Verbindung des Quartärfluideinlasses und/oder des Sekundärfluideinlasses mit der Atmosphäre wird so auf einfache und zuverlässige Weise Luft aus der Atmosphäre in die Fluidmischeinrichtung gezogen.
  • Optional sind der Hauptmischraum und/oder der Vormischraum in ihrer jeweiligen Haupterstreckungsrichtung Rx2; RX302 wenigstens abschnittsweise in Form eines sich stetig verjüngenden und insbesondere verjüngenden hyperbolartigen Trichters ausgeführt. Der hyperbolartige Trichter ist dabei optional als hyperboloider Trichter, nämlich als sogenannte Torricelli Trompete ausgeführt und insbesondere als Rotationskörper eines Graphen mit der Form y=1/x, mit dem Definitionsbereich X>1, rotierend um die X-Achse. Im Umfang der Erfindung gelten auch Volumenkörper mit einer Abweichung von ±10 % von dieser geometrischen Form mitumfasst. Es hat sich herausgestellt, dass ein in einem derartigen Volumenkörper geführtes Fluid auf besonders effektive Weise geführt und optional beschleunigbar geführt wird.
  • Optional sind der Quartärfluideinlass und/oder Tertiärfluideinlass und/oder der Sekundärfluideinlass und/oder der Primärfluideinlass in ihrem jeweiligen Querschnitt entlang ihrer Haupterstreckungsrichtung RX400; RX300; RX200; RX100 von einem Einlassende mit einem großen Durchmesser zu einem Auslassende mit einem kleinen Durchmesser verjüngend und insbesondere in Form eines sich verjüngenden hyperbolartigen Trichters ausgebildet. Auch für einen solchen hyperbolartigen Trichter kann das zuvor Genannte gelten. Das heißt, ein solcher hyperbolartiger Trichter ist optional als hyperboloider Trichter, nämlich als sogenannte Torricelli Trompete ausgeführt und insbesondere als Rotationskörper eines Graphen mit der Form y=1/x, mit dem Definitionsbereich X>1, rotierend um die X-Achse. Im Umfang der Erfindung gelten auch Volumenkörper mit einer Abweichung von ±10 % von dieser geometrischen Form mitumfasst.
  • Optional ist an der Hauptmischkammer und/oder an der Vormischkammer und insbesondere im Auslassbereich bzw. einem Auslassende des Mischraums eine Düse vorgesehen. Diese Düse kann als ein Lavaldüse ausgebildet sein. Sie kann als eine sich erweiternde Düse ausgebildet sein. Eine solche Düse kann die Form eines hyperbolartigen und insbesondere hyperboloiden Trichters aufweisen. Sie kann als Diffusor ausgebildet sein. Optional ist die Düse derart ausgebildet, dass sie die Wirbelströmung des Fluides, das in der Hauptmischkammer bzw. der Vormischkammer geführt wird, gleichrichtet und/oder eine möglichst hohe Ausströmungsgeschwindigkeit generiert. Die Düse kann analog zur Geometrie der Hauptmischkammer bzw. der Vormischkammer insbesondere gegenläufig dazu ausgeführt sein.
  • Es ist möglich, eine solche Düse mit einer Spiralströmungsführung zu versehen, um das geführte Fluid in einen spiralförmigen Strömungsweg insbesondere mit in Strömungsrichtung abnehmender Steigung zu zwingen. Eine solche Spiralströmungsführung können beispielsweise Einbauten und insbesondere Vorsprünge sein, die das in der Düse geführte Fluid, in eine Spiralströmung zwingen. Es ist auch möglich, die Düse in einer in sich gedrehten Form auszubilden, sodass sich eine solche Spiralströmungsführung und/oder ein spiralförmiger Strömungsweg ergeben. Optional ist die Spiralform dabei so gewählt, dass sich eine hyperbolartige und insbesondere hyperbolisch abnehmende Steigung ergibt.
  • Optional weist wenigstens ein Fluideinlass, insbesondere der Primärfluideinlass und/oder der Sekundärfluideinlass, wenigstens ein Fluidleitungsmittel und insbesondere Primärfluidleitungsmittel bzw. Sekundärfluidleitungsmittel auf. Optional steht der Fluideinlass über wenigstens ein Fluidleitungsmittel mit wenigstens einem Fluidreservoir, beispielsweise einem Wasserreservoir, oder einer Fluidpumpe, beispielsweise einer Wasserpumpe, in Fluidverbindung. Optional ist das Fluidreservoir ein Druckreservoir, in dem das zu führende Fluid unter Druck steht und so optional dem Einlass druckbeaufschlagt zugeführt wird.
  • Optional weisen wenigstens ein Abschnitt des Primärfluidleitungsmittels und/oder des Sekundärfluidleitungsmittels und/oder wenigstens einer der Fluideinlässe und/oder wenigstens eine der Kammern wenigstens ein Fluidtemperierungsmittel auf. Ein solches Fluidtemperierungsmittel kann beispielsweise ein der Hauptmischkammer und/oder der Vormischkammer zugeordneter Wärmetauscher sein. Dieser kann insbesondere wenigstens eine in und/oder an der Wandung der Kammer verlaufende Fluidleitung aufweisen. Der Vorteil eines solchen Fluidtemperierungsmittels liegt in der Möglichkeit, ein in dem jeweiligen Fluidleitungsmittel und/oder der jeweiligen Kammer und/oder dem jeweiligen Fluideinlass geführtes Fluid anzuwärmen und/oder abzukühlen. So kann beispielsweise ein in die Vormischkammer eingeleitetes Primärfluid über einem der Hauptmischkammer zugeordneten Wärmetauscher vorgewärmt werden, sodass es in erwärmtem Zustand in die Vormischkammer eingeführt und dort mit dem Sekundärfluid vermischt wird. Die (Vor)wärmung bzw. Abkühlung kann dabei optional so erfolgen, dass sich der Aggregatszustand des geführten Fluides verändert, d.h. das Fluidtemperierungsmittel kann so ausgebildet sein, dass das damit in Kontakt tretende, geführte Fluid seinen Aggregatzustand ändert. So kann beispielsweise ein zuvor flüssiges Fluid durch den Kontakt mit dem Fluidtemperierungsmittel in ein im Wesentlichen teilweise gasförmiges Fluid übergeführt werden oder umgekehrt. Optional ist das Fluidtemperierungsmittel als Fluidvorwärmungsmittel ausgebildet. Es ist möglich, dass Fluidtemperierungsmittel als Fluidkühlungsmittel auszubilden. Auch dies ist von der Erfindung mit umfasst und es gilt alles was hinsichtlich der Ausbildung zur Erwärmung gesagt wurde entsprechend für die Ausbildung zur Kühlung. Auf diese Weise kann beispielsweise eine Kühlung des wenigstens einen geführten Fluides erreicht werden. Ein Fluidtemperierungsmittel kann optional mit einem externen Kühleitungsmittel verbunden sein, beispielswiese einem mit einem Wasserreservoir in Verbindung stehenden Leitungssystem, über das Wasser oder eine dergleichen Kühlmittel zugeführt werden kann.
  • Das Fluidtemperierungsmittel weist optional wenigstens ein Fluidleitungsmittel auf, das insbesondere spiralförmig oder dergleichen mäandernd in und/oder an der Wandung der Hauptmischkammer und/oder Vormischkammer verlaufend angeordnet ist und/oder wenigstens abschnittsweise in und/oder wenigstens abschnittsweise an der Wandung der Hauptmischkammer und/oder Vormischkammer von der Düse zum Einlass, insbesondere dem Tertiärfluideinlass bzw. Primärfluideinlass verlaufende ausgebildet ist. Durch die Führung des Fluidleitungsmittels in der jeweiligen Wandung kann ein effektiver Wärmeübertrag erreicht werden. Darüber hinaus ist es möglich, das Fluidleitungsmittel bzw. das Fluidtemperierungsmittel derart auszubilden, dass es eine Kühlung oder Erwärmung der Düse und/oder der Kammerwandung bewirkt wird. Optional wird das Fluid als gekühltes Fluid der Fluidmischeinrichtung und insbesondere dem Fluidtemperierungsmittel zugeführt, um über das Fluidtemperierungsmittel erwärmt zu werden. Auch ist es denkbar, dass Fluidtemperierungsmittel so auszubilden, dass wenigstens ein geführtes Fluid abgekühlt wird.
  • Optional ist das Fluidleitungsmittel spiralförmig und/oder mäandernd geführt angeordnet. Weiter optional ist es derart ausgebildet, dass es der Fluidtemperierung und/oder der Druckerveränderung des geführten Fluids dient und/oder eine Temperierung der Düsen und/oder Kammerwandung bewirkt. Optional ist es denkbar, dass das Fluidleitungsmittel einen runden, und insbesondere Kreisrunden Querschnitt aufweist. Als runder Querschnitt wird optional ein Querschnitt mit einer stetigen Wandungsentwicklung angesehen. Weiter optional ist es möglich, Leitvorrichtungen im Fluidleitungsmittel vorzusehen, insbesondere um eine Eindrehung der Strömung des geführten Fluides zu bewirken. Diese Leitvorrichtungen sind dabei vorzugsweise so ausgebildet, dass sie das geführte Fluid in eine spiralförmige Strömung entlang der Hauptströmungsrichtung im Fluidleitungsmittel zwingen.
  • Es ist, wie bereits erwähnt möglich, auf diese Weise die Fluidmischeinrichtung "standschubfähig" auszubilden; das heißt u.a., dass keine aktive, insbesondere maschinelle Beschleunigung insbesondere des über den Quartärfluideinlass zugeführten Fluides nötig ist.
  • Optional weisen der Tertiärfluideinlass und/oder der Primärfluideinlass wenigstens jeweils ein Ventilmittel auf, um die Zufuhr des darin geführten Fluides zu stoppen und/oder zu ermöglichen und/oder in der Zuführmenge zu regeln. Optional ist das Ventilmittel dabei derart ausgebildet, dass es den Zufluss des Tertiärfluides und/oder des Primärfluides dann ermöglichen, wenn ein ausreichender Tertiärfluid- bzw. Primärfluiddruck und/oder eine ausreichende Tertiärfluidtemperatur bzw. Primärfluidtemperatur erreicht ist, um in der jeweiligen Hauptmischkammer bzw. Vormischkammer einen Venturi-Wirbelrohr-Effekt auszubilden und insbesondere Quartärfluid bzw. Sekundärfluid anzusaugen. Hier kann dann von einer Selbstzündung der Fluidmischeinrichtung geredet werden. Das Ventilmittel ist optional so ausgebildet, dass es erst öffnet, wenn das über den Primärfluideinlass und die Primärfluiddruckquelle, beispielsweise einem Fluidreservoir oder einer Fluidpumpe, zugeführte Primärfluid die ausreichende Temperatur bzw. den ausreichenden Druck für den Venturi-Effekt in der Vormischkammer erreicht. Selbiges gilt optional für ein optional dem Tertiärfluid zugeordnetes Ventilmittel.
  • Optional ist im Quartärfluideinlass und/oder Tertiärfluideinlass und/oder Sekundärfluideinlass und/oder Primärfluideinlass und/oder Hauptmischraum und/oder Vormischraum wenigstens eine Stromleitführung für den Fluidstrom vorgesehen. Es ist denkbar, dass zur Bildung der Stromleitführung der Quartärfluideinlass und/oder der Tertiärfluideinlass und/oder der Sekundärfluideinlass und/oder der Primärfluideinlass und/oder der Hauptmischraum und/oder der Vormischraum wenigstens abschnittsweise in sich gedreht ausgeführt sind, insbesondere um für das darin geführte Fluid einen in sich gedrehten Strömungsweg zu definieren. Auch ist es denkbar, dass sie derart ausgebildet sind, dass sie das darin geführte Fluid in einen in sich gedrehten Strömungsweg zwingen. Es ist denkbar, wenigstens eine Stromleitführung, insbesondere Spiralströmungsführung auszubilden, beispielsweise in Form einer hyperbolartigen insbesondere hyperbolischen Spirale, um das geführte Fluid in eine Spiralströmung und insbesondere eine logarithmisch abnehmende hyperbolartige Spiralbahn zu drängen. Optional ist wenigstens eine Stromleitführung, insbesondere eine Spiralströmungsführung vorgesehen, beispielsweise als ein Einbaumittel mit wenigstens einem Leitblech oder einer dergleichen Führungselement. Auch ist es möglich, eine solche Stromleitführung integral mit der Wandung auszuführen und insbesondere mittels entsprechend ausgebildeter Erhebungen in der Wandung, die in Querschnittsebene den Querschnitt im Strömungsweg entsprechend reduzieren, sodass das darin geführte Fluid in eine Richtungsänderung gezwängt wird. Bei einer spiralförmigen Anordnung der Stromleitführung ergibt sich so eine spiralförmige Strömungsbahn des geführten Fluides. Optional ist es denkbar, den jeweiligen Einlass oder die Kammer und insbesondere die Wandungen des jeweiligen Einlasses bzw. Kammer um die jeweilige Haupterstreckungsachse tordiert auszubilden, wodurch sich eine spiralförmige Strömungsführung im Strömungsweg ergibt. Es ist denkbar, die Stromleitführung derart auszubilden, dass sich abnehmende und/oder zunehmende Steigungen in der Strömungsbahn und insbesondere in einer spiralförmigen Helixbahn ergeben. Die Stromleitführung ist optional so ausgebildet, dass sich die Steigung entlang der Haupterstreckungsrichtung spiralförmig reduziert. Die Stromleitführung ist optional zur Strömungsgleichrichtung ausgebildet, um eine dort geführte Strömung gleichzurichten bzw. zu laminarisieren.
  • Optional sind der Quartärfluideinlass und/oder der Tertiärfluideinlass und/oder der Sekundärfluideinlass und/oder der Primärfluideinlass und/oder der Hauptmischraum und/oder der Vormischraum in ihrem Querschnitt rund ausgebildet und insbesondere kreisrund. Es sind auch elliptische und dergleichen stetig entwickelte Querschnittsformen anwendbar.
  • Optional sind der Tertiärfluideinlass und/oder der Primärfluideinlass um eine orthogonal zur jeweiligen Hauptströmungsrichtung in der einmündenden Kammer verlaufenden Schwenkachse in einer Schwenkrichtung entgegen der Hauptströmungsrichtung Rx2; RX302 in einem Bereich von 90 Grad bis 150 Grad verschwenkbar ausgebildet. Auf diese Weise kann beispielsweise ein über den jeweiligen Einlass geführtes Fluid tangential und darüber hinaus bereits in Hauptströmungsrichtung beschleunigt werden. Insbesondere beim Start der Fluidmischeinrichtung ist optional der jeweilige Einlass in einem Winkel von 90 Grad geschwenkt, also tangential-orthogonal zur Haupterstreckungsachse. Während des Betriebs kann dieser Schwenkwinkel dann auf bis zu 150 Grad erhöht werden so dass die Einleitungsrichtung verstärkt in die Hauptströmungsrichtung weist.
  • Optional weist die Vormischkammer ein den Vormischraum an einem Einlassende verschließendes Verschlussteil auf, an dem wenigstens der eine Sekundärfluideinlass und wenigstens der eine Primärfluideinlass vorgesehen sind. Darüber hinaus weist die Vormischkammer optional an einem Auslassende des Mischraums eine sich in Haupterstreckungsrichtung in ihrem Querschnitt erweiternde Düse, wie sie bereits zuvor auch schon beschrieben wurde, auf.
  • Es ist denkbar, die hier beschriebenen Verschlussteile am Vormischraum bzw. Hauptmischraum integral mit der jeweiligen Wandung des Raums auszubilden. Auch ist es denkbar, sie als eigenständiges Bauteil vorzusehen. Insbesondere in diesem Zusammenhang können dann die jeweiligen Einlässe für die Fluide sehr kostengünstig am Verschlussteil vorgesehen sein.
  • Es ist denkbar, eine Mehrzahl an Primärfluideinlassen und/oder Tertiärfluideinlassen an der Vormischkammer bzw. der Hauptmischkammer vorzusehen. Insbesondere sind die jeweiligen Einlasse optional insbesondere gleichmäßig über den Umfang der jeweiligen Kammer bzw. des jeweiligen Verschlussteils verteilt.
  • Optional bilden die Hauptmischkammer und die Vormischkammer eine fraktale Wirrbelrohranordnung. Das bedeutet insbesondere, dass die Hauptmischkammer und die Vormischkammer in ihren Grundgeometrie identisch, jedoch in unterschiedlicher Größe ausgebildet sind. Beispielsweise kann die Hauptmischkammer bzw. der Hauptmischraum einen hyperbolischen Querschnitt aufweisen, während die Vormischkammer einen identischen hyperbolischen Querschnitt, jedoch mit reduzierter Größe aufweist.
  • Wie erwähnt, betrifft die Erfindung auch ein entsprechendes Verfahren zum Betrieb einer solchen Fluidmischeinrichtung. Sämtliche in Bezug auf die Fluidmischeinrichtung genannten Eigenarten und Ausführungsformen gelten auch für das Verfahren, wobei aus Redundanzgründen nicht explizit darauf eingegangen, sondern nur auf das hierin Genannte verwiesen wird. Umgekehrt gilt sämtliches, in Bezug auf das Verfahren Genannte auch für die Fluidmischeinrichtung.
  • So ist es optional denkbar, dass neben dem Fördern über einen Venturi Effekt insbesondere das Sekundärfluid und/das Quartärfluid aktiv in den Vormischraum bzw. den Hauptmischraum gefördert werden, beispielsweise mittels eines Fluiddruckreservoirs und/oder einer Fluidpumpe.
  • Auch ist es denkbar, dass das Tertiärfluid-Quartärfluid-Gemisch die Hauptmischkammer als Quintärfluid verlässt und einer nachgeschalteten Turbine zugeführt wird. Auf diese Weise kann beispielsweise über die Fluidmischeinrichtung elektrische und/oder kinetische Energie gewonnen werden.
  • Der Anwendungsbereich der hier beschriebenen Fluidmischeinrichtung erstreckt sich von Mischeinrichtungen zum Mischen unterschiedlicher Fluide, über die Anwendung als Begasungsmittel bis hin zur Verwendung in Schneekanonen und dergleichen Beschneiungseinrichtungen. All diese Anwendungsformen sind von der Erfindung mit umfasst.
  • Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, die durch die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen schematisch:
    • Fig. 1 eine isometrische Darstellung einer ersten Ausführungsform der kontinuierlich arbeitenden und fluidatmenden Fluidmischeinrichtung;
    • Fig. 2 einen Querschnitt der Ausführungsform gem. Fig. 2;
    • Fig. 3 und 4 eine isometrische Detaildarstellung eines Tertiärfluideinlasses der Ausführungsform gem. Fig. 1;
    • Fig. 5 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fluidmischeinrichtung; und
    • Fig. 6: einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fluidmischeinrichtung.
  • Im Folgenden werden für gleiche und gleichwirkende Bauteile dieselben Bezugsziffern verwendet, wobei zur Unterscheidung gleicher Bauteile bisweilen Hochindizes ihre Anwendung finden.
  • Wenn nicht anders definiert, haben alle hier verwendeten Termini (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Termini) die gleiche Bedeutung, und insbesondere eine Bedeutung, wie sie allgemein von einem Durchschnittsfachmann auf diesem Gebiet verstanden wird, wenn sie im Zusammenhang mit der Beschreibung und den Zeichnungen interpretiert werden. Es versteht sich ferner, dass Termini, wie diejenigen die in allgemein verwendeten Wörterbüchern definiert sind, in Bezug auf das hier relevante technische Gebiet interpretiert werden, und nicht in einem idealisierten oder in einem übertrieben formalen Sinn, außer dies ist explizit so definiert. In bestimmten Fällen kann auf eine detaillierte Beschreibung allseits bekannter Vorrichtungen und Verfahren verzichtet werden, um eine Redundanz der Beschreibung zu vermeiden. Die Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und die darin verwendete Terminologie soll die Erfindung nicht einschränken. Die Singularformen "ein", "der/die/das" mögen auch die Pluralformen mit einschließen, wenn es der Kontext nicht eindeutig anders nahelegt. Der Ausdruck "und/oder" schließt jegliche und alle Kombinationen eines oder mehrerer der zugehörigen aufgelisteten Gegenstände mit ein. Es versteht sich, dass die Begriffe "umfasst" und/oder "umfassend" das Vorhandensein genannter Merkmale angeben, jedoch das Vorhandensein oder das Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale nicht ausschließen. Ferner versteht es sich, dass wenn ein bestimmter Schritt eines Verfahrens als einem anderen Schritt folgend angegeben wird, er direkt auf diesen anderen Schritt folgen kann oder einer oder mehrere Zwischenschritte durchgeführt werden können, bevor der bestimmte Schritt ausgeführt wird, wenn das nicht anders angegeben ist. In der gleichen Weise versteht es sich, dass wenn eine Verbindung zwischen Strukturen oder Komponenten beschrieben ist, diese Verbindung direkt oder über Zwischenstrukturen oder - komponenten erfolgen kann, außer es ist anderweitig spezifiziert. Auf den Offenbarungsgehalt aller Publikationen, Patentanmeldungen, Patente und anderer hier erwähnter Literatur wird in seiner Gänze verwiesen. Im Fall eines Konflikts gilt die vorliegende Spezifikation, einschließlich ihrer Definitionen.
  • Die Erfindung wird hier anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen Ausführungsformen der Erfindung gezeigt sind. Die Erfindung kann jedoch auch in vielen verschiedenen Formen ausgeführt sein und sollte nicht so verstanden werden, dass sie auf die hier dargelegten Ausführungsformen beschränkt ist. Vielmehr sind die Ausführungsformen hier angegeben, damit die vorliegende Offenbarung ausführlich und vollständig ist und den Umfang der Erfindung dem Fachmann in vollständiger aber beispielhafter Weise darlegt. Die Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen soll im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen werden, die als Teil der ganzen schriftlichen Beschreibung gelten sollen. In den Zeichnungen kann es vorkommen, dass die absoluten und relativen Größen von Systemen, Komponenten, Schichten und Bereichen aus Gründen der Deutlichkeit übertrieben dargestellt sind. Ausführungsformen können anhand schematischer und/oder querschnittsartiger Illustrationen, idealisierter Ausführungsformen und Zwischenstrukturen der Erfindung beschrieben sein. Relative Termini sowie auch ihre Ableitungen sollten so verstanden werden, dass sie sich auf die Ausrichtung beziehen, wie sie dort in der gerade besprochenen Zeichnung beschrieben oder gezeigt ist. Diese relativen Termini dienen der übersichtlicheren Beschreibung und erfordern nicht, dass das System in einer bestimmten Ausrichtung aufgebaut oder betrieben werden muss, außer es ist explizit anders angegeben. Beliebige der offenbarten Vorrichtungen oder Teile davon können zusammen kombiniert werden oder in weitere Teile aufgeteilt werden, wenn nicht spezifisch anders angegeben. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Maßnahmen in voneinander verschiedenen Abschnitten oder Ansprüchen aufgeführt werden, soll nicht angeben, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht vorteilhafterweise vorgenommen werden kann. Insbesondere sollen alle denkbaren Kombinationen der Ansprüche als inhärent offenbart betrachtet werden. In dieser Beschreibung sind Wörter wie "im Wesentlichen", "ungefähr" oder "im Allgemeinen/allgemein" dahingehend auszulegen, dass sie mindestens Abweichungen eines Maßes von 10 % oder weniger, vorzugsweise 5 % oder weniger, oder Abweichungen von einer Form beinhalten, die für einen Fachmann auf dem Gebiet noch in den Rahmen der betreffenden Definition fallen würden, außer dies ist anderweitig spezifiziert.
  • Aus Gründen der Klarheit und im Sinne einer stringenten Beschreibung werden Merkmale hier meist als ein Teil einer oder getrennter Ausführungsformen beschrieben; es versteht sich jedoch von selbst, dass der Umfang der Erfindung auch Ausführungsformen enthalten kann, die Kombinationen aller oder einiger der beschriebenen Merkmale aufweisen.
  • Die Fig. 1 und 2 zeigen eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fluidmischeinrichtung in einer isometrischen Ansicht (Fig. 1) und einer Schnittansicht (Fig. 2).
  • Die erfindungsgemäße Fluidmischeinrichtung 1 umfasst bei dieser Ausführungsform wenigstens eine Hauptmischkammer 2, die einen Hauptmischraum 4 aufweist, der sich in seinem Querschnitt entlang einer Haupterstreckungsrichtung RX2 von einem Einlassende 6 mit einem großen Durchmesser D6 zu einem Auslassende 8 mit einem kleinen Durchmesser Ds verjüngt.
  • Am Auslassende 8 ist optional bei dieser Ausführungsform eine sich in Haupterstreckungsrichtung RX2 in ihrem Querschnitt in Haupterstreckungsrichtung RX2 erweiternde Düse 10 vorgesehen.
  • Am Einlassende ist ein den Hauptmischraum 2 insbesondere stirnseitig verschließendes Verschlussteil 12 vorgesehen, was Folgendes aufweist: wenigstens einen insbesondere axial in den Hauptmischraum 4 mündenden Quartärfluideinlass, um den Hauptmischraum 4 wenigstens ein Quartärfluid zuzuführen, und wenigstens einen tangential in den Hauptmischraum 4 mündenden Tertiärfluideinlass 300, um den Hauptmischraum 4 tangential wenigstens ein Tertiärfluid zuzuführen. Der Tertiärfluideinlass 300 weist wenigstens eine Vormischkammer 302, mit einem sich in seinem Querschnitt entlang einer Haupterstreckungsrichtung RX300 von einem Einlassende 306, mit einem großen Durchmesser, zu einem Auslassende 308, mit einem kleinen Durchmesser, verjüngenden Vormischraum 304 auf.
  • Die Vormischkammer 302 weist wiederum Folgendes auf: wenigstens einen insbesondere axial in den Vormischraum 304 mündenden Sekundärfluideinlass 200, um dem Vormischraum 304 wenigstens ein Sekundärfluid zuzuführen, und wenigstens einen tangential in den Vormischraum 304 mündenden Primärfluideinlass 100, um dem Vormischraum 304 wenigstens ein Primärfluid zuzuführen.
  • Kern der Erfindung ist unter anderem die Ausbildung des Hauptmischraums 4 und des Mischraums 2 in seinem sich in der jeweiligen Haupterstreckungsrichtung RX2 bzw. RX302 verjüngenden Querschnitt und die Einleitung der den jeweiligen Raum 4 bzw. 304 versorgenden Fluide in axialer bzw. tangentialer Richtung. Es hat sich herausgestellt, dass auf diese Weise eine optimale Vermischung und/oder eine sehr energieeffiziente Vermischung der geführten Fluide erzielt werden kann. Auch die Startverhalten einer solchen Fluidmischeinrichtung hat sich im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Einrichtungen verbessert.
  • Bei der hier dargestellten Ausführungsform können der Quartärfluideinlass 400 und der Tertiärfluideinlass 300 und/oder der Sekundärfluideinlass 200 und der Primärfluideinlass 100 derart komplementär zueinander angeordnet sein, so dass sich ein Venturi-Wirbelrohr-Effekt in der Hauptmischkammer 2 bzw. der Vormischkammer 302 ausbildet. Auf diese Weise wird beispielsweise im Bereich des Tertiärfluideinlasses 300 bzw. der Vormischkammer 302 das Sekundärfluid über den Sekundärfluideinlass 200 angesogen, ohne dass es einer insbesondere mechanischen Beschleunigung oder Druckbeaufschlagung des Sekundärfluides 200 bedarf. Selbiges ist im Bereich des Quartärfluideinlasses 400 möglich, wobei hier durch den resultierenden Venturi-Wirbelrohr-Effekt eine Venturi-Strömung das Quartärfluid 400 über den Quartärfluideinlass 400 in die Hauptmischkammer 2 bzw. den Hauptmischraum 4 saugt. Eine aktive Förderung könnte aber optional dennoch wenigstens anteilig anordbar sein.
  • Eine derart ausgebildete Fluidmischeinrichtung kann insbesondere standschubfähig sein, das bedeutet insbesondere, dass es keiner aktiven Förderung des Quartärfluides in den Hauptmischraum 4 bedarf. Es sind optional keine insbesondere mechanischen Bauteile wie Verdichtergruppen, Pumpen oder dergleichen Einrichtungen zum Starten der Einrichtung 1 nötig.
  • Wie in den Fig. 1 bis 4 dargestellt, ist es denkbar, dass der Hauptmischraum 4 und/oder der Vormischraum 304 in ihrer jeweiligen Haupterstreckungsrichtung Rx2; RX302 wenigstens abschnittsweise in Form eines sich stetig verjüngenden und insbesondere verjüngenden hyperbolartigen, insbesondere hyperboloiden Trichters ausgeführt sind. Auf diese Weise wird das darin geführte Fluid optimal strömungsgeführt bzw. ist energieeffizient beschleunigbar.
  • Insbesondere ist es denkbar, dass der Quartärfluideinlass 400 und/oder der Tertiärfluideinlass 300 und/oder der Sekundärfluideinlass 200 und/oder der Primärfluideinlass 100 und/oder der Hauptmischraum und/oder der Vormischraum in ihrem jeweiligen Querschnitt entlang ihrer Haupterstreckungsrichtung RX400; RX300; RX200; RX100 von einem Einlassende mit einem großen Durchmesser zu einem Auslassende mit einem kleinen Durchmesser verjüngend und insbesondere in Form eines sich verjüngenden hyperbolartigen, insbesondere hyperboloiden Trichters ausgebildet sind.
  • Darüber hinaus ist es denkbar, dass wenigstens einer der Einlässe 400; 300; 200; 100 oder Räume 4, 304 in sich gedreht ausgeführt ist und/oder für das darin geführte Fluid einen in sich gedrehten Strömungsweg definierend ausgebildet ist. Es ist denkbar, wenigsten eine Stromleitführung insbesondere Stromleitführung für den Fluidstrom vorzusehen, beispielsweise in Form eines hyperbolartigen Einbaus und insbesondere einer hyperbolartigen Spirale, um das geführte Fluid in eine Spiralströmung und insbesondere eine logarithmisch abnehmende hyperbolartige Spiralbahn zu drängen. Eine solche Ausführungsform ist beispielsweise in Fig. 6 dargestellt. Die Stromleitführungen 16 sind hier in Form von Vorsprüngen der Wandung 14 ausgebildet, die sich wenigstens abschnittsweise spiralförmig entlang der Wandung 14 der Hauptmischkammer 4 erstrecken. Solche Stromleitführungen 16 können auch in der Vormischkammer 302 und/oder in Fluidleitungsmitteln 110 vorgesehen sein. Darüber hinaus ist es denkbar, solche Stromleitführungen 16 auch in den Düsen 10 bzw. 310 vorzusehen. Es ist auch möglich, wenigstens eine Kammer und/oder wenigstens einen Einlass, beispielsweise die Hauptmischkammer 2 bzw. die Vormischkammer 302, in sich gedreht auszuführen und insbesondere um die Achse Ax, also die Haupterstreckungsachse, zu tordieren, damit sich ein spiralförmiger Strömungsweg in Form einer Stromleitführung ergibt. Vorzugsweise ist dieser Strömungsweg in seiner Steigung logarithmisch abnehmend ausgeführt. Optional ist die Stromleitführung so ausgebildet, dass sie das geführte Fluid in eine Spiralströmung und insbesondere eine logarithmisch abnehmende, hyperbolartige Spiralbahn drängt.
  • Die Haupterstreckungsrichtung RX400; RX300; RX200; RX100 bilden optional die Hauptströmungsrichtungen der dort geführten Fluide.
    Wie erwähnt, befindet sich am Auslassende 8 der Hauptmischkammer 2 eine Düse 10. Eine ähnliche Düse 310 kann sich optional am Auslassende 308 der Vormischkammer 302 befinden. Diese Düse kann die Form eines hyperbolartigen und insbesondere hyperboloiden Diffusors aufweisen. Zudem ist es denkbar, die Düse 10, 310 bzw. den Bereich am Auslassende 8; 308 der jeweiligen Kammer als eine Lavaldüse auszubilden. Optional ist die Düse 8; 308 derart ausgebildet, dass sie die Wirbelströmung des Fluides, das in der Hauptmischkammer 2 bzw. der Vormischkammer 302 geführt wird, gleichrichtet und/oder eine hohe möglichst hohe Ausströmungsgeschwindigkeit generiert. Die Düse kann analog zur Geometrie der Hauptmischkammer 2 bzw. der Vormischkammer 302 jedoch insbesondere gegenläufig ausgeführt sein. Sie kann ebenfalls in sich gedreht sein und/oder entsprechende Leitelemente zur Strömungsleitführung enthalten. Die Stromleitführung ist optional zur Strömungsgleichrichtung ausgebildet, um eine dort geführte Strömung gleichzurichten. Insbesondere ist es denkbar, die Düse derart auszubilden, dass die aus der Hauptmischkammer austretende Wirbelströmung laminarisiert und beschleunigt wird.
  • Wie insbesondere in den Fig. 1, 3 und 4 dargestellt, weist die Vormischkammer 302 optional einen den Vormischraum 304 an einem Einlassende 306 verschließendes Verschlussteil 312 auf. An diesem Verschlussteil 312 können wenigstens der eine Sekundärfluideinlass 200 und/oder der wenigstens eine Primärfluideinlass 100 vorgesehen sein. Darüber hinaus ist optional am Auslassende des Mischraums 304 die sich in Haupterstreckungsrichtung Rx302 in ihrem Querschnitt erweiternde Düse 310 vorgesehen.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel sind optional die Hauptmischkammer 2 und die Vormischkammer 302 als eine fraktale Wirbelrohranordnung ausgebildet. Die Hauptmischkammer entspricht optional insbesondere in ihrer Geometrie der Vormischkammer und umgekehrt, wobei unterschiedliche Dimensionen realisiert sind. Theoretisch ist es denkbar, als Primärfluideinlass 100 wenigstens eine weitere entsprechend ausgebildete Vormischkammer (nicht dargestellt) vorzusehen, die entsprechend der Vormischkammer 302 aber mit geringeren Abmessungen ausgeführt ist. Diese fraktale Ausbildung von ineinander leitenden Kammern kann im Prinzip in mehrfachen Stufen fortgesetzt werden, wobei in Strömungsrichtung das stromaufwärtsgelegene Wirbelrohr bzw. die stromaufwärtsgelegene Kammer in ihrer Geometrie kleiner gewählt wird als die in Strömungsrichtung folgende Kammer.
  • Insbesondere um den Venturi-Wirbelrohr-Effekt zu verbessern, sind optional der Quartärfluideinlass und/oder der Sekundärfluideinlass mit der Atmosphäre in Fluidverbindung stehend ausgeführt. Darüber hinaus ist es denkbar, dass das Quartärfluid und/oder das Sekundärfluid Luft sind.
  • Die hier dargestellten Ausführungsformen der Fluidmischeinrichtung durchlaufen im Betrieb und insbesondere bei der Mischung und/oder Beschleunigung von Fluiden optional folgende Schritte. In einem ersten Schritt wird ein Primärfluid 100 über den tangentialen Primärfluideinlass 100 in den Vormischraum 304 der Vormischkammer 302 zugeführt, sodass sich im Vormischraum 304 eine Wirbelströmung bildet, wobei u.a. durch einen Venturi-Effekt über den Sekundärfluideinlass 200 ein Sekundärfluid in den Vormischraum 304 gefördert wird. Bei dieser Förderung bildet sich ein Primärfluid-Sekundärfluid-Gemisch, das als Tertiärfluid bezeichnet werden kann. Das Primärfluid kann optional über ein Primärfluiddruckreservoir 104 und/oder eine Primärfluidpumpe zugeführt werden.
  • Das in der Vormischkammer 302 gebildete Tertiärfluid wird über den tangential angeordneten Tertiärfluideinlass 300 dem Hauptmischraum 4 der Hauptmischkammer 2 zugeführt, sodass sich im Hauptmischraum 4 wieder eine Wirbelströmung bildet. U.a. durch einen entstehenden Venturi-Effekt wird über den Quartärfluideinlass 400 das Quartärfluid in den Hauptmischraum 4 gefördert, sodass sich ein Tertiärfluid-Quartärfluid-Gemisch bildet, das den Hauptmischraum 4 am Auslassende 8 als Quintärfluid, insbesondere in Richtung RX500 verlässt.
  • Wie in Fig. 1 dargestellt, durchlaufen das in den Hauptmischraum 4 eingeführte Tertiärfluid und das mit diesem vermischte Quartärfluid die Hauptmischkammer 4 entlang der Hauptströmungsrichtung RX2 in einer Spiralbahn, die hier durch den gestrichelten Pfeil R'X500 dargestellt ist. Optional wird durch entsprechende Strömungsleitführungen in der Düse diese Spiralbahn verändert und insbesondere logarithmisch abnehmend verändert, sodass sich eine veränderte Spiralbahn R"X500 ergibt. Dies hat eine besonders effektive Laminarisierung und Beschleunigung der aus der Hauptmischkammer 2 austretenden Wirbelströmung zur Folge.
  • Die Fluidversorgung der Fluidmischeinrichtung erfolgt optional über einen Druckfluidspeicher. Anstelle oder neben einem Druckfluidspeicher kann auch ein druckloser Fluidspeicher für gasförmige oder flüssige Fluide verwendet werden, wobei dann ein optional ein zusätzlicher Verdichter und insbesondere eine Fluidpumpe vorgesehen sind. Diese Fluidpumpe erzeugt optional einen höheren Fluiddruck, als er in der Fluidzuleitung für den jeweiligen Fluideinlass herrscht. Selbiges gilt optional auch für den Druck im Fluidreservoir.
  • Wie insbesondere in Fig. 1 und 2 dargestellt, ist es denkbar, dass wenigstens ein Einlass und/oder wenigstens eine Kammer 2; 302 und insbesondere der Primärfluideinlass 100 und/oder der Sekundärfluideinlass 200 wenigstens ein Fluidleitungsmittel 102 und insbesondere wenigstens ein Primärfluidleitungsmittel 102 bzw. Sekundärfluidleitungsmittel aufweisen, über die sie mit einem Fluidreservoir 104 oder einer Fluidpumpe in Fluidverbindung stehen.
  • Bei einer besonderen Ausführungsform weist wenigstens ein Abschnitt des Primärfluidleitungsmittels 102 und/oder Sekundärfluidleitungsmittels wenigstens ein Fluidtemperierungsmittel 106 auf. Bei der hier dargestellten Ausführungsform in Fig. 2 ist das Fluidtemperierungsmittel 106 beispielsweise als ein der Hauptmischkammer 2 zugeordneter Wärmetauscher 106 ausgeführt. Dieser umfasst insbesondere wenigstens eine in der Wandung 14 der Hauptmischkammer 2 verlaufende Fluidleitung 110. Diese Fluidleitung 110 ist optional von der Düse 10 bis zum Einlassende 6 wenigstens abschnittsweise in der Wandung 14 der Hauptmischkammer 2 geführt, wobei sie mit der Hauptmischkammer 4 in thermischer Kopplung steht. Sobald die Hauptmischkammer 4 eine höhere Temperatur aufweist als das geführte Primärfluid, erhitzt sich das Primärfluid, was gleichzeitig zu einer Kühlung der Wandung 14 bzw. der Düse 10 führt. Es ist denkbar, das Fluidtemperierungsmittel 106 und insbesondere den hier beschriebenen Wärmetauscher 106 derart auszubilden, dass das darin geführte Fluid seinen Aggregatzustand und insbesondere einen flüssigen Aggregatzustand zu einem gasförmigen Aggregatszustand verändert.
  • Wie in Fig. 2 dargestellt, ist es optional möglich, die Fluidleitung 110 spiralförmig in oder an der Wandung der Hauptmischkammer oder an der Wandung der Hauptmischkammer zu führen, und zwar vorzugsweise von der Düse bis zu dem Bereich der Hauptmischkammer mit insbesondere dem Verschlussmittel. Es ist auch eine Führung im oder am Verschlussmittel denkbar. Optional wird zur Fluidtemperierung das Fluidreservoir 104 über das Fluidleitungsmittel 102 der Düse 10 bzw. im Einlassbereich 8 der Hauptmischkammer 2 zugeführt, wo das Fluid und insbesondere das Primärfluid spiralförmig um den Hauptmischraum 4 verläuft und bis zum Verschlussteil 12 geführt wird. Von dort wird das Fluid über ein weiteres Fluidleitungsmittel 102 dem Primärfluideinlass 100 zugeführt. Neben der Fluidtemperierung wird so optional eine Temperierung der Düse bzw. der Hauptmischkammerwandung 14 erwirkt.
  • Optional ist es denkbar, dass der Tertiärfluideinlass 300 und/oder der Primärfluideinlass 100 wenigstens ein Ventilmittel 108 aufweisen, um die Zufuhr des darin geförderten Fluides zu stoppen und/oder zu ermöglichen und/oder in der Zuführmenge zu regeln. Wie bereits erwähnt, kann auf diese Weise optional über das Ventilmittel 108 Primärfluid erst dann dem Vormischraum 304 zugeführt werden, wenn ausreichend Primärfluiddruck aufgebaut ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass ein Venturi-Wirbelrohr-Effekt und insbesondere das Einsaugen des Sekundärfluides über den Sekundärfluideinlass 200 erfolgen, ohne dass das Sekundärfluid aktiv gefördert werden muss. Selbiges gilt für ein Ventilmittel vor der Hauptmischkammer 2.
  • Optional ist natürlich auch eine aktive Förderung des Quartärfluides und/oder des Primärfluides über den jeweiligen Einlass 400; 200 realisierbar, beispielsweise unter Anwendung entsprechender Druckreservoire bzw. Förderpumpen.
  • Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der optional der Tertiärfluideinlass 300 um eine orthogonal zur Hauptströmungsrichtung RX2 in der einmündenden Kammer 4, hier die Hauptmischkammer 4, verlaufende Schwenkachse AS300 in einer Schwenkrichtung entgegen der Hauptströmungsrichtung RX2 in einem Bereich von 90 bis 150 Grad verschwenkbar ausgebildet ist. Diese Verschwenkbarkeit ist hier durch die in vollen Linien dargestellte Vormischkammer 2 und die um den Winkel α verschwenkte, gestrichelt dargestellte Vormischkammer 302 dargestellt. Im verschwenkten Zustand wird das Tertiärfluid tangential aber weiter in Richtung der Hauptströmungsrichtung RX2 der Hauptmischkammer 2 eingeführt und insofern die Fluidströmung insbesondere im Auslassbereich der Kammer beschleunigt.
  • Der Verschwenkwinkel α ist hier durch den Verschwenkwinkel α1 von 90 Grad und den weiteren Verschwenkwinkel von α2 mit 150 Grad dargestellt, immer ausgehend von der Haupterstreckungsachse Ax. Über die Größe des Versschwenkwinkels kann der Venturi-Wirbelrohr-Effekt und die Strömungsgeschwindigkeit in axialer Richtung, insbesondere in Richtung RX500 der Fluidmischeinrichtung beeinflusst werden. Für eine variable Schubkontrolle kann der axiale Verschwenkwinkel α variiert werden.
  • Wie bereits erwähnt, sind optional die Einlasse 400; 300; 200; 100 und/oder die Kammern in Form von hyperbolartigen Trichtern vorgesehen, wodurch eine verbesserte Fluidführung und insbesondere bei den Quartär- und Sekundäreinlassen 400; 200 eine verbesserte Fluidansaugung gegenüber einer einfachen Blendenöffnung erzielt wird. Dies gilt natürlich für den Fall, bei dem der Quartärfluideinlass 400 bzw. der Sekundärfluideinlass 200 mit der Atmosphäre in Verbindung steht.
  • Exemplarisch ist in Fig. 5 dargestellt, dass das in der Hauptmischkammer 2 befindliche Tertiärfluid-Quartärfluid-Gemisch als Quintärfluid entlang der Hauptströmungsrichtung RX500 einer Turbine 500 zugeführt werden kann.
  • Zudem zeigt Fig. 5 eine Ausführungsform, bei der exemplarisch das Verschlussteil 12 als eigenständiges Bauteil ausgebildet ist und im Bereich einer Fügekante 18 an die eine Stirnseite Wandung 14 der Hauptmischkammer 2 anschließt. Fig. 1 zeigt dagegen exemplarisch ein integral ausgebildetes Verschlussteil 12.
    • Bezugszeichen
    • α1
    Verschwenkwinkel
    α2
    Verschwenkwinkel
    As300
    Schwenkachse
    D6
    Durchmesser
    D8
    Durchmesser
    Rx2
    Haupterstreckungsrichtung bzw. Hauptströmungsrichtung
    Rx302
    Haupterstreckungsrichtung bzw. Hauptströmungsrichtung
    Rx400
    Haupterstreckungsrichtung bzw. Hauptströmungsrichtung
    Rx300
    Haupterstreckungsrichtung bzw. Hauptströmungsrichtung
    Rx200
    Haupterstreckungsrichtung bzw. Hauptströmungsrichtung
    Rx100
    Haupterstreckungsrichtung bzw. Hauptströmungsrichtung
    Rx500
    Haupterstreckungsrichtung bzw. Hauptströmungsrichtung
    R'x500
    Strömungsrichtung
    R"x500
    Strömungsrichtung
    1
    Fluidmischeinrichtung
    2
    Hauptmischkammer
    4
    Hauptmischraum
    6
    Einlassende
    8
    Auslassende
    10
    Düse
    12
    Verschlussteil
    14
    Wandung
    16
    Stromleitführung
    18
    Fügekante
    100
    Primärfluideinlass
    102
    Primärfluidleitungsmittel
    104
    Fluidreservoir
    106
    Fluidtemperierungsmittel bzw. Wärmetauscher
    108
    Ventilmittel
    110
    Fluidleitung
    200
    Sekundärfluideinlass
    300
    Tertiärfluideinlass
    302
    Vormischkammer
    304
    Vormischraum
    306
    Einlassende
    308
    Auslassende
    310
    Düse
    312
    Verschlussteil
    400
    Quartärfluideinlass
    500
    Turbine

Claims (13)

  1. Fluidmischeinrichtung (1) und insbesondere kontinuierlich arbeitende und fluidatmende Fluidmischeinrichtung (1), umfassend wenigstens eine Hauptmischkammer (2) mit wenigstens einem Hauptmischraum (4), der sich in seinem Querschnitt entlang einer Haupterstreckungsrichtung (Rx2) von einem Einlassende (6) mit einem großen Durchmesser D6 zu einem Auslassende (8) mit einem kleinen Durchmesser Ds verjüngt, wobei am Auslassende (8) eine sich in Haupterstreckungsrichtung (Rx2) in ihrem Querschnitt in Haupterstreckungsrichtung (Rx2) erweiternde Düse (10) vorgesehen ist, und wobei am Einlassende (6) ein den Hauptmischraum (2) insbesondere stirnseitig verschließendes Verschlussteil (12) vorgesehen ist, wobei das Verschlussteil (12) folgendes aufweist:
    wenigstens einen insbesondere axial in den Hauptmischraum (4) mündenden Quartärfluideinlass (400), um dem Hauptmischraum (4) wenigstens ein Quartärfluid zuzuführen, und
    wenigstens einen tangential in den Hauptmischraum (4) mündenden Tertiärfluideinlass (300), um dem Hauptmischraum (4) tangential wenigstens ein Tertiärfluid zuzuführen, wobei der Tertiärfluideinlass (300) wenigstens eine Vormischkammer (302) aufweist, mit einem sich in seinem Querschnitt entlang einer Haupterstreckungsrichtung (Rx300) von einem Einlassende (306), mit einem großen Durchmesser, zu einem Auslassende (308), mit einem kleinen Durchmesser verjüngenden Vormischraum (304), und wobei die Vormischkammer (302) folgendes aufweist:
    wenigstens einen insbesondere axial in den Vormischraum (304) mündenden Sekundärfluideinlass (200), um dem Vormischraum (304) wenigstens ein Sekundärfluid zuzuführen, und
    wenigstens einen tangential in den Vormischraum (304) mündenden Primärfluideinlass (100), um dem Vormischraum (304) wenigstens ein Primärfluid zuzuführen.
  2. Fluidmischeinrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Quartärfluideinlass (400) und der Tertiärfluideinlass (300) und/oder der Sekundärfluideinlass (200) und der Primärfluideinlass (100) derart komplementär zueinander angeordnet sind, dass sich ein Venturi-Wirbelrohreffekt in der Hauptmischkammer (2) bzw. in der Vormischkammer (302) ausbildet.
  3. Fluidmischeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das der Quartärfluideinlass (400) und/oder der Sekundärfluideinlass (200) mit der Atmosphäre in Fluidverbindung stehen und/oder das Quartärfluid und/oder das Sekundärfluid Luft sind.
  4. Fluidmischeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Hauptmischraum (4) und/oder der Vormischraum (304) in ihrer jeweiligen Haupterstreckungsrichtung (Rx2; Rx302) wenigstens abschnittsweise in Form eines sich stetig verjüngenden und insbesondere verjüngenden hyperbolartigen Trichters ausgeführt sind.
  5. Fluidmischeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Quartärfluideinlass (400) und/oder der Tertiärfluideinlass (300) und/oder der Sekundärfluideinlass (200) und/oder der Primärfluideinlass (100) in ihrem jeweiligen Querschnitt entlang ihrer Haupterstreckungsrichtung (RX400; RX300; RX200; RX100) von einem Einlassende mit einem großen Durchmesser zu einem Auslassende mit einem kleinen Durchmesser verjüngend und insbesondere in Form eines sich verjüngenden hyperbolartigen Trichters ausgebildet sind.
  6. Fluidmischeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Düse (10) als eine Lavaldüse ausgebildet ist und/oder wenigstens eine Stromleitführung, insbesondere eine Spiralströmungsführung aufweist, um das geführte Fluid in einen spiralförmigen Strömungsweg, insbesondere mit in Strömungsrichtung abnehmender Steigung zu zwingen.
  7. Fluidmischeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Primärfluideinlass (100) und/oder der Sekundärfluideinlass (200) Primärfluidleitungsmittel (102) bzw. Sekundärfluidleitungsmittel aufweisen, über die sie mit einem Fluiddruckreservoir oder einer Fluidpumpe, in Fluidverbindung stehen, wobei
    wenigstens ein Abschnitt des Primärfluidleitungsmittels (102) und/oder des Sekundärfluidleitungsmittels wenigstens ein Fluidtemperierungsmittel (106) aufweist, beispielsweise einen der Hauptmischkammer (2) zugeordneten Wärmetauscher (106), insbesondere umfassend wenigstens eine in oder an einer Wandung (14) der Hauptmischkammer (2) verlaufende Fluidleitung (110).
  8. Fluidmischeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das der Tertiärfluideinlass (300) und/oder der Primärfluideinlass (100) wenigstens ein Ventilmittel (108) aufweisen, um die Zufuhr des darin geführten Fluides zu stoppen und zu ermöglichen und/oder in der Zuführmenge zu Regeln.
  9. Fluidmischeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    im Quartärfluideinlass (400) und/oder Tertiärfluideinlass (300) und/oder Sekundärfluideinlass (200) und/oder Primärfluideinlass (100) und/oder Hauptmischraum und/oder Vormischraum wenigstens eine Stromleitführung vorgesehen ist, die für das geführte Fluid einen in sich gedrehten Strömungsweg definieren, beispielsweise in Form einer hyperbolartigen Spirale, um das geführte Fluid in eine Spiralströmung und insbesondere eine logarithmisch abnehmende, hyperbolartige Spiralbahn zu drängen.
  10. Fluidmischeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Tertiärfluideinlass (300) und/oder der Primärfluideinlass (100) um eine orthogonal zur jeweiligen Hauptströmungsrichtung (Rx2; Rx302) in der einmündenden Kammer (4; 304) verlaufende Schwenkachse (AS300; As100) in einer Schwenkrichtung entgegen der Hauptströmungsrichtung (Rx2; Rx302) in einem Bereich von 90° bis 150° verschwenkbar ausgebildet ist.
  11. Fluidmischeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Vormischkammer (302) ein den Vormischraum (304) an einem Einlassende (306) verschließendes Verschlussteil (312) aufweist, an dem wenigstens der eine Sekundärfluideinlass (200) und wenigstens der eine Primärfluideinlass (100) vorgesehen sind und/oder an einem Auslassende (308) des Mischraumes (304) eine sich in Haupterstreckungsrichtung (Rx302) in ihrem Querschnitt erweiternde Düse (310) vorgesehen ist.
  12. Fluidmischeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Hauptmischkammer (2) und die Vormischkammer (302) eine fraktale Wirbelrohranordnung bilden.
  13. Verfahren zum Betrieb einer Fluidmischeinrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 12, umfassend die folgenden Schritte:
    Zuführen eines Primärfluides (100) über den tangentialen Primärfluideinlass (100) in den Vormischraum (304) der Vormischkammer (302), so dass sich im Vormischraum (304) eine Wirbelströmung bildet, wobei durch einen Venturi-Effekt über den Sekundärfluideinlass (200) ein Sekundärfluid in den Vormischraum (304) gefördert wird und sich durch eine Primärfluid-Sekundärfluid-Mischung ein Tertiärfluid bildet;
    Zuführen des Tertiärfluides über den tangentialen Tertiärfluideinlass (300) zum Hauptmischraum (4) der Hauptmischkammer (2), so dass sich im Hauptmischraum (4) eine Wirbelströmung bildet, wobei durch einen Venturi-Effekt über den Quartärfluideinlass (400) ein Quartärfluid in den Hauptmischraum (4) gefördert wird, wobei ein Tertiärfluid-Quartärfluid-Gemisch gebildet und am Auslassende (8) des Hauptmischraumes (4) als Quintärfluid ausgegeben wird.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020003910A1 (de) 2020-06-29 2021-12-30 Robert Staudacher Kristalliner Wasserspeicher und diesbezügliches Verfahren zum Erzeugen einer Schneedecke

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4790666A (en) * 1987-02-05 1988-12-13 Ecolab Inc. Low-shear, cyclonic mixing apparatus and method of using
DE3923480A1 (de) * 1989-07-15 1991-01-24 Weickert Hans Joachim Dipl Ing Verfahren und vorrichtung zum anreichern von fluessigkeiten mit gas
EP2596859A1 (de) * 2010-07-21 2013-05-29 Otkrytoe Aktsionernoe Obschestvo Research & Design Institute Of Urea And Organic Synthesis Products (OAO NIIK) Gas-flüssig-reaktor (verschiedene ausführungsformen)
EP3093475A1 (de) * 2013-12-27 2016-11-16 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Abgasrückführungsvorrichtung und motorsystem mit agr-vorrichtung
DE102016011540B3 (de) * 2016-09-23 2017-11-09 Robert Staudacher Wirbelrohr zur Trennung eines Fluidstroms in zwei Teilströme

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4790666A (en) * 1987-02-05 1988-12-13 Ecolab Inc. Low-shear, cyclonic mixing apparatus and method of using
DE3923480A1 (de) * 1989-07-15 1991-01-24 Weickert Hans Joachim Dipl Ing Verfahren und vorrichtung zum anreichern von fluessigkeiten mit gas
EP2596859A1 (de) * 2010-07-21 2013-05-29 Otkrytoe Aktsionernoe Obschestvo Research & Design Institute Of Urea And Organic Synthesis Products (OAO NIIK) Gas-flüssig-reaktor (verschiedene ausführungsformen)
EP3093475A1 (de) * 2013-12-27 2016-11-16 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Abgasrückführungsvorrichtung und motorsystem mit agr-vorrichtung
DE102016011540B3 (de) * 2016-09-23 2017-11-09 Robert Staudacher Wirbelrohr zur Trennung eines Fluidstroms in zwei Teilströme

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020003910A1 (de) 2020-06-29 2021-12-30 Robert Staudacher Kristalliner Wasserspeicher und diesbezügliches Verfahren zum Erzeugen einer Schneedecke

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