WO2012156077A1

WO2012156077A1 - Gasmischer, gasmischsystem, gasmotor

Info

Publication number: WO2012156077A1
Application number: PCT/EP2012/002081
Authority: WO
Inventors: Johannes PRINZ; Manolo ODERMATT; Anko Ernst
Original assignee: Mtu Friedrichshafen Gmbh
Priority date: 2011-05-19
Filing date: 2012-05-15
Publication date: 2012-11-22
Also published as: HK1199750A1; DE102011076106B4; EP2710250A1; DE102011076106A1; CN103917767A; US8939129B2; US20140102422A1; CN103917767B

Abstract

Gasmischer (1, 100, 200) zum Mischen eines ersten Gases (G1) und eines zweiten Gases (G2), insbesondere einer Verbrennungsluft und eines Brenngases, vorzugsweise für einen Gasmotor, insbesondere einen Magergasmotor, mit einem Gasgehäuse aufweisend: ein Venturirohr (20) ein in dem Venturirohr (20) unter Bildung eines Mischspaltes (60) angeordneter Anströmkörper (40) für das erste Gas (G1), ein an das Venturirohr (20) angeschlossenes Zuströmrohr (30) zu einer Zuströmöffnung (70) zum Venturirohr (20) für das zweite Gas (G2), ein Stellglied mittels dem der Zuströmquerschnitt (71) der Zuströmöffnung (70) variabel einstellbar ist, wobei das Stellglied ein erstes und ein zweites, den Zuströmquerschnitt (71) begrenzendes Stellteil aufweist, wobei das erste Stellteil als ein erstes Gasgehäuseteil und das zweite Stellteil als ein zweites Gasgehäuseteil gebildet ist, wobei wenigstens eines der Gasgehäuseteile (91, 92, 93, 94) einen Teil des Venturirohres (20) und/oder des Zuströmrohres (30) bildet, und wenigstens eines der Gasgehäuseteile (91, 92, 93, 94) gegen ein anderes beweglich ist, wobei das bewegliche Gasgehäuseteil (93, 94) einen Läufer eines Linearmotors (10, 10A, 10B) aufweist.

Description

Gasmischer, Gasmischsystem, Gasmotor

Die Erfindung betrifft einen Gasmischer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch ein Gasmischsystem und einen Gasmotor.

Ein Gasmischer der eingangs genannten Art dient zum Mischen eines ersten Gases und eines zweiten Gases. Insbesondere hinsichtlich eines Gasmotors ist das erste Gas in Form von Verbrennungsluft, d. h. Frischluft oder ein mageres Luft/Gas-Gemisch, und das zweite Gas in Form eines Brenngases gebildet. Im Gasmischer wird ein für den Gasmotor geeignetes Luft/Brenngas-Gemisch aus Verbrennungsluft und dieser zugemischtem Brenngas zur Verfügung gestellt. Insbesondere für einen Magergasmotor hat es sich als wichtig erwiesen ein Lambdaverhältnis, nämlich das Verhältnis eines Brenngases zur Verbrennungsluft, zum Beispiel auf den Leistungsbedarf eines Magergasmotors einzustellen. Ein Gasmischer kann beispielsweise aus EP 0 898 064 A1 in Form eines Venturi- mischers entnommen werden, der einem Magergasmotor in einem Gasmischsystem zur Zumischung von Brenngas zu Verbrennungsluft oder einem Magergasgemisch vorgeschaltet ist.

Grundsätzlich kann bei einem Venturimischer mit unterschiedlichen Querschnitten gearbeitet werden, um die Mischqualität des Luft/Brenngas-Gemisches zu erhöhen; bei- spielsweise in EP 2 258 983 A2 ist eine mit unterschiedlichen Querschnitten versehene Mischsektion eines Venturimischers beschrieben. In GB 154,920 ist ein eingangs genannter Gasmischer mit beweglichem Anströmkörper in einem Venturirohr beschrieben, wodurch sich ein Mischspalt unterschiedlich einstellen lässt.

Aus der Broschüre zum Gasmischer RMG980 aus 04/1998 der Firma RMG ist ein Gasmischer bekannt, der einen festen Anströmkörper in einem Venturirohr eine vergleichsweise robuste Konstruktion aufweist, wie sie als Stand der Technik in Fig. 1 dargestellt ist. Der Zuströmquerschnitt für ein zweites Gas, insbesondere Brenngas, ist dort über ein erstes und ein zweites den Zuströmquerschnitt begrenzendes Gasgehäuseteil gebildet. Ein in dem Prospekt angegebener fixer Zuströmquerschnitt zwischen den festen Gasgehäuseteilen bestimmt das Mischverhältnis zwischen dem ersten Gas (Luft oder mageres Gasgemisch im Venturirohr) und einem zweiten Gas (Brenngas im Zuströmrohr).

Wünschenswert ist ein variabel einstellbarer Zuströmquerschnitt. Ein den Zuströmquerschnitt begrenzendes Stellteil, das geeignet antreibbar ist kann jedoch höchst komplex sein. Auch der Antrieb eines Stellgliedes für die den Zuströmquerschnitt begrenzenden Stellteile kann kompliziert sein. Winkelgetriebe und sonstige zur Kraftübertragung mittels Zahnrädern vorgetriebene mechanische Antriebe sind vergleichsweise verschleißanfällig, so dass jedenfalls über die Laufzeit eine Einstellgenauigkeit oder Einstellgeschwindigkeit leidet.

In EP 2 016 994 A ist ein Gasmischer der eingangs genannten Art beschrieben, bei dem ein Venturirohr im Bereich eines verengten Querschnitts Eintrittsöffnungen für Brenngas aufweist, die während des Mischvorgangs mittels Regelgliedern veränderbar sind. Die Regelglieder umfassen dabei eine den verengten Querschnitt umfassende Regelhülse mit Brennstoffregelöffnungen, wobei bei einem gegenseitigen Verstellen der Brennstoffregelöffnungen gegen Eintrittsöffnungen für das Brenngas die Größe von Durchlassquerschnitten für das Brenngas veränderbar ist. Der verengte Querschnitt ist mittels eines im Venturirohr angeordneten Verdrängungskörpers gebildet. Dadurch lässt sich zwar eine vergleichsweise genaue Einstellung eines Durchlassquerschnitts erreichen; jedoch ist ein entsprechendes Regelverfahren vergleichsweise langsam auszuführen, bzw. die zulässige maximale Stellkraft ist beschränkt. Außerdem ist die mechanische Konstruktion der vorgenannten Regelglieder vergleichsweise komplex, so dass die Einstellgenauigkeit über die Laufzeit des Gasmischers unter Verschleiß und gegebenenfalls verschmutzungsbedingter Beeinträchtigung leiden kann. Wünschenswert ist ein Antrieb und ein Stellglied, die sich vergleichsweise zwanglos in einem Gasmischer implementieren lassen und dabei auch über längere Laufzeit eine robuste sowie schnelle und vergleichsweise genaue Positionierung des Stellgliedes zur Festlegung eines Zuströmquerschnitts erlauben. An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, einen Gasmischer anzugeben, der hinsichtlich des Standes der Technik verbessert ist. Insbesondere soll das Stellglied vergleichsweise robust ausgelegt sein. Insbesondere soll das Stellglied vergleichsweise schnell und dennoch genau positionierbar sein. Aufgabe der Erfindung ist es auch, ein entsprechendes Gasmischsystem mit dem Gasmischer sowie einen geeig- neten Gasmotor, insbesondere Magergasmotor, anzugeben.

Die Aufgabe betreffend den Gasmischer wird durch einen Gasmischer der eingangs genannten Art gelöst, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass das erste Stellteil als ein erstes Gasgehäuseteil und das zweite Stellteil als ein zweites Gasgehäuseteil gebildet ist, wobei wenigstens eines der Gasgehäuseteile einen Teil des Venturirohrs und/oder des Zuströmrohres bildet, und wenigstens eines der Gasgehäuseteile gegen ein anderes beweglich ist, wobei das bewegliche Gasgehäuseteil einen Läufer eines Linearmotors aufweist.

Konkreter gesagt ist vorgesehen, dass das erste und/oder zweite Gasgehäuseteil gegen das jeweils andere beweglich ist und den bewegten Teil eines Linearmotors bildet. Dazu können in oder an dem ersten und/oder zweiten Gasgehäuseteil geeignete magnetfelderzeugende Mittel vorgesehen sein, z. B. eine oder mehrere Permanentmagnete, Spulen etc., die sich zur Ausbildung eines Läufers in Wechselwirkung mit einem Stator eignen.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass ein Gasmischer der eingangs genannten Art bereits aufgrund der Nutzung von Gasgehäuseteilen für das Stellglied vergleich- sweise robust ausgelegt ist, um auch über längere Laufzeit ohne nennenswerten Verschleiß oder Verschmutzung betrieben werden zu können. Ein Antrieb für ein durch ein erstes und ein zweites den Zuströmquerschnitt begrenzendes Gasgehäuseteil gebildetes Stellglied erweist sich jedoch noch als verbesserungswürdig. Die Erfindung hat erkannt, dass zum Einstellen des Zuströmquerschnitts wenigstens eines der Gasgehäuseteile gegen das jeweils andere beweglich sein sollte. Weiter hat die Erfindung erkannt, dass die Bewegung für ein Gasgehäuseteil am besten in Richtung einer Längsachse des Venturirohres erfolgen sollte. Insofern hat die Erfindung erkannt, dass das Konzept einer Linearbewegung grundsätzliche Vorteile gegenüber dem Konzept einer Drehbewegung zum Antrieb des Stellglieds beziehungsweise zur Bewegung des Stellglieds liefert. Die Erfindung sieht deshalb vor, dass das bewegliche Gasgehäuseteil einen Läufer eines Linearmotors aufweist. Die Erfindung hat erkannt, dass sich ein Linearmotor vergleich- sweise einfach zur relativen Bewegung von Gasgehäuseteilen bei Begrenzung eines Zuströmquerschnitts implementieren lässt.

Zudem nutzt das Konzept der Erfindung die Vorteile eines Linearmotors, um einen Zuströmquerschnitt exakt und demnach flexibel und hochdynamisch einzustellen. Die Erfindung hat erkannt, dass sich ein Linearmotor besonders gut für diese Funktion implemen- tieren lässt. Auf diese Weise ist ein flexibel und schnell, jedoch dennoch exakt positionierbares Stellglied realisiert, dem zudem vergleichsweise hohe Verstellkräfte zur Verfügung stehen. Somit ist ein besonders robuster und sowohl fein als auch sehr dynamisch justierbarer Gasmischer realisiert.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen, die im einzelnen weitere bevorzugte Möglichkeiten angeben, das Konzept der Erfindung mit weiteren Vorteilen im Rahmen der Aufgabenstellung weiterzubilden.

Bevorzugt wird ein Diffusorraum vor einer Mündung des Zuströmrohres durch einen Dom auf einer Innenseite des Venturirohres begrenzt. Der Dom bildet eine den Mischspalt weiter verengende Wandung des Venturirohres. Die den Zuströmquerschnitt auf weisen- de Zuströmöffnung ist vorteilhaft auf der höchsten Stelle des Doms angeordnet.

Vorteilhaft ist in einer ersten Abwandlung das bewegliche Gasgehäuseteil als ein Ringteil gebildet, das einen Ringdom entlang eines Innenumfangs des Venturirohres begrenzt.

Vorteilhaft ist in einer zweiten Abwandlung ein einerseitig bewegliches Gasgehäuseteil auf einer ersten Seite des Venturirohres und ein anderseitig bewegliches Gasgehäuseteil auf einer zweiten Seite des Venturirohres gebildet.

Bevorzugt hat der Anströmkörper eine längliche Form. Insbesondere erstreckt sich der Anströmkörper mit seiner längeren Achse entlang einer Längsachse des Venturirohres. Vorteilhaft ist ein Mischspalt quer zur Längsachse des Venturirohres und quer zur längeren Achse des Anströmkörpers gebildet. Diese Anordnung hat sich hinsichtlich der Ans- trömung durch das erste Gas als besonders vorteilhaft erwiesen, wobei zugleich eine gute Durchmischung des ersten und zweiten Gases erreichbar ist.

In einer das Konzept der Erfindung weiterbildenden ersten Variante kann vorgesehen sein, dass nur das erste Gasgehäuseteil gegen das zweite feste Gasgehäuseteil beweg- lieh ist, insbesondere entlang der Längsachse, mittels des Linearmotors verschiebbar ist. Umgekehrt kann analog nur das zweite Gasgehäuseteil gegen das erste feste Gasgehäuseteil beweglich, insbesondere entlang der Längsachse, durch den Linearmotor verschiebbar sein. Vorteilhaft ist das erste Gasgehäuseteil ein in Strömungsrichtung des ersten Gases zunächst angeströmtes Gasgehäuseteil. Dadurch kann vorteilhaft sicher- gestellt werden, dass der Hauptströmungswiderstand von dem festen Gasgehäuseteil getragen wird.

In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der vorgenannten ersten Variante hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass mittels des festen Gasgehäuseteils eine Längsposition der Zuströmöffnung festgelegt ist. Die Größe eines Mischspaltes im Venturirohr bestimmt sich dann vorteilhaft im Wesentlichen als Abstand zwischen dem Zuströmquerschnitt und dem Anströmkörper. Bei der vorgenannten ersten Variante handelt es sich insofern um einen Gasmischer, bei dem der Zuströmquerschnitt variabel jedoch der Mischspalt selbst einen festen freien Querschnitt aufweist. Vorteilhaft kann so für die Verengung am Mischspalt ein vergleichsweise fester Druckverlust einstellbar sein. Dadurch lässt sich der Gasmischer auch bei unterschiedlichen Zuströmbedingungen des zweiten Gases vergleichsweise stabil mit guten Mischergebnissen betreiben. Als besonders bevorzugt im Rahmen der ersten Variante hat sich erwiesen, dass die Längsposition im Bereich eines parallel zur Längsachse des Anströmkörpers verlaufenden Abschnitts festgelegt ist. Vorzugsweise ist der parallel zur Längsachse des Anströmkörpers verlaufende Abschnitt Teil eines in etwa zylindrischen Teils des Anströmkörpers. Eine Zumischung lässt sich so mit vergleichsweise geringem Mischwiderstand erreichen.

In einer zweiten ebenfalls bevorzugten weiterbildenden Variante hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass sowohl das erste als auch das zweite Gasgehäuseteil beweglich sind und das erste und zweite Gasgehäuseteil gegen das jeweils andere beweglich sind. Dies hat den Vorteil, dass die Längsposition eines Mischspalts entlang der Längsachse des Ven- turirohres einstellbar veränderlich ist. Dazu können beispielsweise sowohl das erste als auch das zweite Gasgehäuseteil in Strömungsrichtung„nach hinten" entlang der Längsachse bewegt werden. Es kann auch der Mischspalt an eine eher vordere Position ein- gestellt werden, indem sowohl das erste als auch das zweite Gasgehäuseteil entlang der Längsachse„nach vorne" verstellt werden.

Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist mittels einer variablen Längsposition der Zuströmöffnung zum Venturirohr die Größe eines Mischspaltes im Wesentli- chen als Abstand zwischen dem Zuströmquerschnitt und dem Anströmkörper festgelegt. Auf diese Weise lässt sich neben einem variablen Zuströmquerschnitt auch der Querschnitt eines Mischspaltes variabel einstellen. Dies kann von Vorteil sein, wenn auf der Mischstrecke entlang des Anströmkörpers ein variabler Druckverlust erwünscht ist.

Als besonders vorteilhaft erwiesen hat sich dazu, dass die Längsposition im Bereich eines quer zur Längsachse des Anströmkörpers verlaufenden Abschnitts festgelegt ist. Je nach absoluter Längsposition des Zuströmquerschnitts ergibt sich somit ein anderer Querschnitt des Mischspaltes. Insbesondere ist dazu ein entsprechender Teil des Anströmkörpers als ein sich in etwa kläglich verjüngender Teil ausgebildet. Durch die somit bereits an sich strömungsgünstige und die Mischung bevorzugende Form des Anström- körpers ist außerdem bei Bewegung des Zuströmquerschnitts„nach hinten" der Mischspalt zunehmend vergrößert.

Im Rahmen einer besonders bevorzugten konstruktiven Weiterbildung des Gasmischers sind das erste und/oder zweite Gasgehäuseteil Teil einer Wandung des Venturirohres. Die Wandung ist dazu in besonders bevorzugter Weise in Form eines in den Innenraum des Venturirohres gewölbten Doms über einer Mündung des Zuströmrohres ausgebildet. Zwischen Mündung des Zuströmrohres und Zuströmquerschnitt im Dom wird eine geeignete Diffusorwirkung für das zweite Gas erreicht.

Insbesondere hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass ein festes Gasgehäuseteil einen Teil einer Wandung des Venturirohres bildet, der quer zu einer Längsachse des Venturi- rohres verläuft. Vorteilhaft wird der quer zur Längsachse des Venturirohres verlaufende Teil der Wandung als gewölbter Teil des Doms ausgebildet. Beispielsweise hat es sich als vorteilhaft erwiesen - sowohl bei der vorgenannten ersten als auch zweiten Variante - dass ein festes Gasgehäuseteil die Anströmfläche des Doms bildet und ein festes Gasgehäuseteil die Abströmfläche des Doms bildet. Bei der vorgenannten ersten Variante kann bevorzugt nur ein bewegliches Gasgehäuseteil zwischen dem vorderen festen Gasgehäuseteil und dem hinteren festen Gasgehäuseteil beweglich sein. Bei der vorgenannten zweiten Variante können zwei bewegliche Gasgehäuseteile zwischen dem vorgenannten vorderen festen Gasgehäuseteil und dem hinteren festen Gasgehäuseteil axial beweglich sein. Die Bewegung des beweglichen Gasgehäuseteils ist damit vergleichsweise wenig belastet durch Strömungswiderstände, kann also reibungsarm und mit vergleichsweise geringem Kraftaufwand vom Linearmotor umgesetzt werden. Dies ist vorteilhaft für eine schnelle und dennoch genaue Positionierung der beweglichen Gasgehäuseteile und damit vorteilhaft für eine schnelle und genaue Einstellbarkeit des Zuströmquerschnitts.

Insbesondere kann ein bewegliches Gasgehäuseteil nur einen Teil einer Wandung des Venturirohres bilden, der sich parallel zu einer Längsachse des Venturirohres erstreckt. Dadurch ist ein Strömungswiderstand für ein bewegliches Gasgehäuseteil praktisch vernachlässigbar.

Der Stator des Linearmotors lässt sich grundsätzlich an jeder zweckmäßig im Rahmen der konstruktiven Gegebenheiten zur Verfügung stehenden Position gegenüberliegend des Läufers anordnen. Als besonders bevorzugt hat es sich erwiesen, dass der Stator des Linearmotors an einem den Zuströmquerschnitt nicht begrenzenden Gehäuseteil angeordnet ist. Dadurch lässt sich der Linearmotor im Zuströmbereich vergleichsweise geschützt vor Verschmutzungen und dergleichen unterbringen. Besonders bevorzugt kann der Stator des Linearmotors am Zuströmrohr gebildet sein. Der Linearmotor lässt sich dadurch vergleichsweise platzsparend unterbringen. Bevorzugt weist jedes bewegliche Gasgehäuseteil einen Läufer eines Linearmotors auf.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese soll die Ausführungsbeispiele nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprü- chen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsform oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Der Einfachheit halber sind nachfolgend für identische oder ähnliche Teile oder Teile mit identischer oder ähnlicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfol- genden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:

Fig. 1 einen Gasmischer, wie er in etwa aus dem Stand der Technik aus der Broschüre RMG980 der Firma RMG bekannt ist;

Fig. 2 eine im Schnitt dargestellte konstruktive Ausführung eines Gasmischers gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform;

Fig. 3 eine im Schnitt dargestellte konstruktive Ausführung eines Gasmischers gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform.

Fig. 1 zeigt im Schnitt eine aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannte Möglichkeit zur Ausführung eines Gasmischers 1. Der Gasmischer 1 wird gebildet durch ein etwa T-förmig auf einander zulaufendes Venturirohr 2 und Zuströmrohr 3. Im Venturirohr 2 ist ein Anströmkörper 4 fest angeordnet. Die Wandung des Venturirohres 2 ist darüberhinaus entlang eines Innenumfangs durch einen Dom 5 über der Mündung 3.1 des Zuströmrohres 3 ausgestülpt. Zwischen dem Dom 5 und dem Anströmkörper 4 ist so ein symmetrisch zur Längsachse A des Venturirohres 2 liegender ringförmiger Mischspalt 6 ausgebildet. An dessen in etwa geringstem Abmaß weist der Dom 5 eine Zuströmöffnung 7 auf, die als Ringöffnung das Zuströmen von Gas aus dem Zuströmrohr 3 erlaubt. Eine Öffnung 8 im Venturirohr kann zur Druckmessung genutzt werden.

Der so nach dem Venturiprinzip ausgebildete Gasmischer 1 kann mit dem Venturirohr 2 an eine Gasleitung für ein erstes Gas G1 angeschlossen werden, das bei Durchströmen des Gasmischers 1 zwangsläufig im Bereich des Mischspaltes 6 beschleunigt wird und so ein statischer Druck im Bereich des Mischspaltes abgesenkt ist gegenüber den Druckverhältnissen im Zuströmrohr 3. So wird ein zweites Gas G2 aus dem Zuströmrohr 3 zunächst in den durch den Dom 5 begrenzten Diffusorraum und dann durch die Zuströmöffnung 7 in das Venturirohr 2 gesaugt. Das zweite Gas G2 mischt sich so im Bereich der Abströmseite des Anströmkörpers 4 mit dem ersten Gas G1. Das Mischverhältnis zwischen dem ersten Gas G1 und dem zweiten Gas G2 folgt gemäß dem Venturiprinzip grundsätzlich exponentiellen -ggfs. linear genäherten- Charakteristik, die im Wesentlichen durch den Zuströmquerschnitt 7.1 der Zuströmöffnung 7 bestimmt ist. Sollte die Zuströmöffnung vergleichsweise exakt und möglichst flexibel mit vergleichsweise hoher Dynamik einstellbar sein.

Im Übrigen kann der Anströmkörper 4 je nach Bedingungen der Strömung gestaltet sein, um zum einen ein möglichst gut durchmischtes Gemisch des Gases G1 und G2 zu erreichen als auch zum anderen bei sich möglichst schnell wieder einstellenden homogenen Strömungsbedingungen. Dennoch wird im Stand der Technik das Mischungsverhältnis zwischen dem ersten und zweiten Gas G1 , G2 durch geeignete Flussratenventile eingestellt.

Das Konzept der Erfindung hat erkannt, dass je nach Auslegung eine Zuströmöffnung 70 vergleichsweise exakt und möglichst flexibel mit vergleichsweise hoher Dynamik einstellbar sein sollte. Das Konzept erreicht dies mit einem Linearmotor 10, 10a, 10b wie im Folgenden erläutert wird.

Fig. 2 zeigt beispielhaft einen ersten Gasmischer 100, im Wesentlichen basierend auf dem Konzept der ersten weiterbildendenden Variante.

Der Gasmischer 100 weist ein in etwa T-förmig aufeinander zulaufendes Venturirohr 20 und ein Zuströmrohr 30 auf. Das Venturirohr 20 erstreckt sich dabei entlang einer Längs- achse A und weist einen festen Anströmkörper 40 auf, der symmetrisch zur Längsachse A und mit seiner länglichen Achse kollinear zur Längsachse A angeordnet ist. Die Wandung des Venturirohres 20 bildet einen Dom 50 aus, der sich in den Innenraum des Venturirohres 20 wölbt. Zwischen dem Dom 50 und dem Anströmkörper 40 ist damit ein Mischspalt 60 gebildet, der ringförmig um den Anströmkörper 40 zwischen der Außen- Oberfläche des Anströmkörpers 40 und der Außenoberfläche des Doms 50 verläuft; dies an der Stelle des geringsten Abstands zwischen Dom 50 und Anströmkörper 40. Im Dom 50 ist darüberhinaus eine Öffnung 80 gebildet. Diese dient in erster Linie zur Befestigung des Anströmkörpers 40. Als Öffnung kann diese jedoch auch als Druckausgleich dienen oder zur Anbringung einer Messsonde oder dergleichen.

Über der Mündung 31 des Zuströmrohres 30 ist so ein ringförmiger um den Anströmkörper 40 herumlaufender Diffusorraum 51 gebildet, der durch den Dom 50 begrenzt wird. Eine Zuströmöffnung 70 im Dom 50 hat einen Zuströmquerschnitt 71 , der vorliegend variabel einstellbar ist, während ein Querschnitt 61 des Mischspaltes 60 bei der in Fig. 2 gezeigten ersten Ausführungsform festliegt. Abmaße der Querschnitte 61 , 71 sind grundsätzlich abhängig von der Baugröße eines Gasmischers 100, 200. Konkret ist vorliegend der Querschnitt 61 mit einem Maß von beispielsweise etwa 40mm zu bilden, während der Zuströmquerschnitt 71 im Bereich eines Maßes zwischen beispielsweise 0 und 15mm variabel einstellbar ist. Diese Maße haben sich als besonders bevorzugt erwiesen für einen Anströmkörper 40 mit einem Durchmesserverhältnis vom größtem zu kleinstem Durchmesser D/d von in etwa 120mm/80 mm.

Auf diese Weise lässt sich mit dem in Fig. 2 dargestellten Gasmischer 100 ein erstes Gas G1 -hier in Form von Frischluft- und ein zweites Gas G2 -hier in Form eines Brenngases wie Erdgas, Biogas oder sonstigem methanhaltigen Gas- in besonders vorteilhafter Weise zu einem Luftgasgemisch G1+G2 nach dem anhand von Fig. 1 erläuterten Ventu- riprinzip mischen.

Der Zuströmquerschnitt 71 der Zuströmöffnung 70 lässt sich vorliegend durch ein beweg- liches zweites Gasgehäuseteil 93 einstellen, das zwischen einem ersten festen Gasgehäuseteil 91 und einem zweiten festen Gasgehäuseteil 92 hin und her beweglich ist, um den Zuströmquerschnitt 71 der Zuströmöffnung 70 je nach Bedarf einzustellen. Vorliegend ist das erste feste Gasgehäuseteil 91 als anströmseitiger gewölbter Teil des Doms 50 gebildet. Das zweite feste Gasgehäuseteil 92 ist als abströmseitiger gewölbter Teil des Doms 50 gebildet. Das bewegliche Gasgehäuseteil 93 weist eine ausschließlich parallel zur Längsachse A verlaufende Außenseite auf, die bündig mit den zunächst benachbarten Außenseiten des ersten und zweiten festen Gasgehäuseteils 91 , 92 abschließen kann. Das bewegliche Gasgehäuseteil 93 ist in seiner Bewegung somit kaum durch einen Druck oder dergleichen Strömungswiderstand der Strömung des ersten Gases G1 beziehungsweise des Gasgemisches G1+G2 im Venturirohr 20 behindert. Das bewegliche Gasgehäuseteil 93 kann somit vergleichsweise widerstandsfrei—also praktisch frei- bewegt werden. Vorliegend ist damit ein Stellglied 90 gebildet, mittels dem der Zuströmquerschnitt 71 der Zuströmöffnung 70 variabel einstellbar ist, wobei das Stellglied 90 durch das erste feste Gasgehäuseteil 91 und das bewegliche Gasgehäuseteil 93 gebildet ist. Beide Gasgehäuseteile 91 , 93 bilden einen Teil der Wandung des Venturirohres 20, nämlich vorliegend konkret einen Teil der Wandung des Doms 50. Vorliegend wird das bewegliche Gasgehäuseteil 93 durch einen Antrieb in Form eines Linearmotors 10 angetrieben. Konkret ist dazu an dem beweglichen Gasgehäuseteil 93 ein Läufer 11 des Linearmotors 10 gebildet, während der Stator 12 des Linearmotors am Material beziehungsweise in der Wandung des Zuströmrohres 30 (einerseits) beziehungsweise des Venturirohres 20 (anderer- seits) festgemacht ist. Bei bestromten Linearmotor 10 wird -gemäß einer Positionsvorgabe- das bewegliche Gasgehäuseteil 93 somit zwischen dem ersten und zweiten festen Gasgehäuseteil 91 , 92 ausschließlich in Richtung der Längsachse A hin und her bewegbar sein. Die Achse a der oder des im Übrigen um den zylinderartigen Umfang des Gasgehäuseteils 93 mehrfach angeordneten Läufer 11 des oder der Linearmotoren 10 ver- läuft damit parallel zur Längsachse A des Venturirohres 20. Selbstverständlich zeigt die Schnittansicht der Fig. 2 nur einen Schnitt durch eine insgesamt ringförmige Anordnung von mehreren Linearmotoren 10 oder eines einzigen ringförmigen Linearmotors 10 mit mehreren Elementen zur Ausbildung eines Läufers 11 oder eines Startors 12. Derartige Maßnahmen können in unterschiedlichster Form zur Darstellung eines geeigneten Li- nearmotorsystems aus einem einzigen oder mehreren Linearmotoren 10 ergriffen werden, ohne von der allgemein beanspruchten Konzept der Erfindung gemäß den Ansprüchen abzuweichen.

Zur konstruktiven Umsetzung weist das bewegliche Glasgehäuseteil 93 einen in etwa Z- förmigen Querschnitt in Schnittansicht -einer ansonsten ringförmigen Gestalt- auf. Dabei bildet ein erster Schenkel 93.1 des Z-förmigen Querschnitts (beziehungsweise ein erster ringförmiger Verlauf mit kleinerem Querschnitt) einen Teil der Wandung des Doms 50. Ein zweiter Schenkel 93.2 des Z-artigen Querschnitts (beziehungsweise ein zweiter ringförmiger Verlauf mit größerem Querschnitt) ist Träger des Läufers 11 des Linearmotors 10. Die beiden Querschnittteile 93.1, 93.2 (Ringteil kleineren Durchmessers und Ringteil größeren Durchmesser) sind mit einstückig über ein in etwa senkrecht zur Längsachse a stehendes Teil 93.3 einstückig verbunden. Beide Schenkel 93.1 , 93.2 des Z-förmigen Querschnitts sind entlang der Achse a ebenso wie die Längsachse A des Venturirohres ausgerichtet. Um eine Verschiebung des beweglichen Gasgehäuseteils 93 zu ermöglichen, ist der vom Dom 50 umschlossene Diffusorraum 51 über ein hinteres festes Gasgehäuseteil 92 des Doms 50 entsprechend verlängert. Eine Bewegung des beweglichen Gasgehäuseteils 93 erfolgt insofern im Diffusorraum 51 und vergrößert diesen mit Vergrößerung des Zuströmquerschnitts 71 und verkleinert diesen mit Verringerung des Zuströmquerschnitts 71.

Die vorliegend beschriebene erste Ausführungsform eignet sich in besonders bevorzugter Weise zur zusätzlichen Einstellung des Mischverhältnisses von erstem Gas G1 zu zweitem Gas G2 über den Zuströmquerschnitt 71.

Darüberhinaus hat die in Fig. 2 gezeigte erste Ausfuhrungsform eine vorteilhaft ausgebildete Kontur des Anströmkörpers 40. Dieser weist entlang der Längsachse A an der Längsposition der Zuströmöffnung 70 einen in etwa zylindrischen Teil 41 mit parallel zur Längsachse A verlaufender Außenoberfläche 42 auf. Dadurch wird zunächst garantiert, dass über die gesamte Varianz des Zuströmquerschnitts 71 ein konstanter Querschnitt 61 des Mischspalts 60 verbleibt. Erst jenseits einer Verstellamplitude des beweglichen Gasgehäuseteils 93 weist der Anströmkörper 40 einen sich in etwa kegelig verjüngenden Teil 43 mit quer zur Längsachse A verlaufender Oberfläche 44 auf. Fig. 3 zeigt einen Gasmischer 200, der im Wesentlichen dem Konzept der zweiten Variante folgt. Auch dieser weist ein gemäß dem Konzept der Erfindung ausgebildetes Stellglied 90' mit Teilstellgliedern 90a, 90b auf, das im Nachfolgenden im Unterschied zu der Variante im Gasmischer 100 der Fig. 2 erläutert wird. Für die Übrigen identischen oder ähnlichen Teile oder Teile identischer oder ähnlicher Funktion werden gleiche Be- zugszeichen wie in Fig. 2 benutzt und diesbezüglich auf die Beschreibung der Fig. 2 verwiesen.

Auch vorliegend ist ein Stellglied 90' mit Gasgehäuseteilen einer Wandung eines Doms 50 gebildet. Vorliegend ist das Stellglied 90' jedoch ausschließlich mit beweglichen Gasgehäuseteilen gebildet, nämlich einem ersten beweglichen Gasgehäuseteil 93 und einem zweiten beweglichen Gasgehäuseteil 94. Beide beweglichen Gasgehäuseteile 93, 94 haben einen in etwa Z-förmigen Querschnitt einer Ringform, wie sie anhand von Fig. 2 beschrieben wurde. Dabei sind die Ringteile mit kleinerem Durchmesser der variabel einstellbaren Zuströmöffnung 70 zugewandt. Die Ringteile mit größerem Querschnitt tragen jeweils einen Stator 11a, 11b eines Linearmotors 10a, 10b. Der Ringteil mit gerin- gerem Querschnitt ist mit 93.1 beziehungsweise 94.1 bezeichnet. Der Ringteil größeren Querschnitts ist mit 93.2 beziehungsweise 94.2 bezeichnet. Der die beiden Ringteile verbindende im Wesentlichen sich senkrecht zur Längsachse A erstreckende Ringabschnitt ist mit 93.3 beziehungsweise 94.3 bezeichnet.

Die beiden beweglichen Gasgehäuseteile 93, 94 sind beide zwischen einem ersten festen Gasgehäuseteil und einem zweiten festen Gasgehäuseteil 91 , 92 beweglich. Dadurch wird der Zuströmquerschnitt 71 der Zuströmöffnung 70 zwischen den Ringabschnitten 93.1 und 94.1 variabel einstellbar. Die Ringabschnitte 93.2, 94.2 verlaufen dazu in einer im Wesentlichen durch die festen Gasgehäuseteile 91 , 92 im Diffusorraum 51 gebildeten Nut, die als Führungselement dient; also als Führungselement für den Träger des Läufers 11a, 11b eines ersten und zweiten Linearmotors 10a, 10b. Ein Teil der Führungsnutoberfläche wird dabei durch den Stator 12a, 12b des Linearmotors 10a, 10b gebildet. Ähnlich wie bei der anhand von Fig. 2 erläuterten Ausführungsform ist also der Diffusorraum 51 unter Bildung einer Führungsnut mit dem ersten und zweiten festen Gasgehäuseteil 91 , 92 verlängert. Die Führungsnut 51a dient dabei zur Führung des Ringabschnitts 93.2 größeren Querschnitts. Die Führungsnut 51 b dient dabei zur Füh- rung des Ringabschnitts 94.2 größeren Querschnitts.

Grundsätzlich sind die Linearmotoren 10a, 10b ständig bestromt. Der Zuströmquerschnitt 71 kann auf unterschiedliche Weise variabel verstellt werden. Einerseits kann der Linearmotor 10b unbetätigt bleiben und der Linearmotor 10a betätigt werden, d. h. bestromt und mit einer Positionsvorgabe beaufschlagt werden. Auf diese Weise bleibt das beweg- liehe Gasgehäuseteil 94 an gleicher Position während das andere bewegliche Gasgehäuseteil 93 relativ zum Gasgehäuseteil 94 gemäß einer Positionsvorgabe bewegt wird und den Zuströmquerschnitt 71 vergrößert oder verkleinert.

Die umgekehrte Vorgehensweise unter Vertauschung der Rollen für Linearmotor 10a und 10b— d. h. Betätigung von Linearmotor 10b bei stehendem Linearmotor 10a- ist ebenfalls möglich.

Vor allem aber bietet im Unterschied zur ersten Ausführungsform der Fig. 2 der Gasmischer 200 der Fig. 3 die Möglichkeit nicht nur den Zuströmquerschnitt 71 einzustellen, sondern darüberhinaus auch den Querschnitt 61 des Mischspalts 60 variabel einzustellen. Im Grunde wird dadurch ein Druckverlust auf der Mischstrecke variabel einstellbar und damit die Sogwirkung auf das zweite Gas G2 im Zuströmrohr 30. Vorliegend wird das dadurch erreicht, dass die Zuströmöffnung 70 an einer Längsposition der Längsachse A angeordnet ist, die im Bereich eines quer zur Längsachse des Anströmkörpers 40 verlau- fenden Abschnitts 43 liegt. Der Anströmkörper 40 weist hier eine quer zur Längsachse verlaufende Oberfläche 44 auf zur Bildung eines sich in etwa kegelig verjüngenden Teils 43. Ein zylindrischer Teil -der Teil 41 mit Oberfläche 42 beim Gasmischer 100- fehlt vorliegend. Am sich kegelig verjüngenden Teil 43 schließt direkt der anströmseitige Teil 45 an.

Im Ergebnis ist das Stellglied 90' des Gasmischers 200 mit einem ersten beweglichen Gasgehäuseteil 93 und einem zweiten beweglichen Gasgehäuseteil 94 gebildet, wobei beide Gasgehäuseteile 93, 94 den Zuströmquerschnitt 71 begrenzen und zugleich Teil der Wandung des Doms 50 sind. Die beweglichen Gasgehäuseteile 93, 94 sind jeweils einzeln über einen eigenen Linearmotor 10a, 10b antreibbar, also für sich separat oder beide gleichzeitig gemäß einer entsprechenden Positionsvorgabe beweglich. Bei gleichzeitiger Bewegung der Gasgehäuseteile 93, 94 lässt sich die Zuströmöffnung 70 entlang einer Längsachse auf eine gewünschte Längsposition positionieren. Eine nachfolgende Relativbewegung -sei es bewirkt durch beide Linearmotoren 10a, 10b oder nur einen davon- kann danach den Zuströmquerschnitt 71 einstellen.

Bezugszeichenliste

1 , 100, 200 Gasmischer

10, 10a, 10b Linearmotor

11 , 11a, 11 b Läufer

12, 12a, 12b Stator

2, 20 Venturirohr

3, 30 Zuström rohr

31 Mündung

4, 40 Anströmkörper

42 Außenoberfläche

43 verjüngender Teil

45 anströmseitiges Teil

5, 50 Dom

51 Diffusorraum

6, 60 Mischspalt

61 Querschnitt

7, 70 Zuströmöffnung

7.1 , 71 Zuströmquerschnitt

8, 80 Öffnung zur Befestigung des Anströmkörpers 4, 40

G1 erstes Gas

G2 zweites Gas

G1 +G2 Luft-Gas-Gemisch

90,90', 90a, 90b Stellglied

91 , 92, 93 Gasgehäuseteil 93.1, 93.2, 93.3, 94.1, 94.2 Schenkel, Ringteil, Ringabschnitt A, a Längsachse

Claims

Ansprüche

1. Gasmischer (1, 100, 200) zum Mischen eines ersten Gases (G1) und eines zweiten Gases (G2), insbesondere einer Verbrennungsluft und eines Brenngases, vorzugsweise für einen Gasmotor, insbesondere einen Magergasmotor, mit einem Gasgehäuse aufweisend:

ein Venturirohr (20)

ein in dem Venturirohr (20) unter Bildung eines Mischspaltes (60) angeordneter Anströmkörper (40) für das erste Gas (G1),

ein an das Venturirohr (20) angeschlossenes Zuströmrohr (30) zu einer Zuströmöffnung (70) zum Venturirohr (20) für das zweite Gas (G2),

ein Stellglied mittels dem der Zuströmquerschnitt (71) der Zuströmöffnung (70) variabel einstellbar ist, wobei das Stellglied ein erstes und ein zweites, den Zuströmquerschnitt (71) begrenzendes Stellteil aufweist

dadurch gekennzeichnet, dass

das erste Stellteil als ein erstes Gasgehäuseteil und das zweite Stellteil als ein zweites Gasgehäuseteil gebildet ist, wobei wenigstens eines der Gasgehäuseteile (91 , 92, 93, 94) einen Teil des Venturirohres (20) und/oder des Zuströmrohres (30) bildet, und

wenigstens eines der Gasgehäuseteile (91 , 92, 93, 94) gegen ein anderes beweglich ist, wobei

das bewegliche Gasgehäuseteil (93, 94) einen Läufer eines Linearmotors (10, 10A, 10B) aufweist.

2. Gasmischer nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass

sich der Anströmkörper (40) entlang einer Längsachse (A) des Venturirohres (20) erstreckt und ein Mischspalt (60) quer zur Längsachse gebildet ist.

3. Gasmischer nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass

nur das erste Gasgehäuseteil (93) gegen das zweite feste Gasgehäuseteil (91) oder nur das zweite Gasgehäuseteil gegen das erste feste Gasgehäuseteil beweglich ist.

Gasmischer nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass mittels des festen Gasgehäuseteils (91) eine Längsposition der Zuströmöffnung (70) festgelegt und die Größe eines Mischspaltes (60) im Wesentlichen als Abstand zwischen dem Zuströmquerschnitt (71) und dem Anströmkörper (40) festgelegt ist.

Gasmischer nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Längsposition im Bereich eines parallel zur Längsachse (A) des Anströmkörpers (40) verlaufenden Abschnitts eines in etwa zylindrischen Teils des Anströmkörpers (40) festgelegt ist.

Gasmischer nach einem der Ansprüche 1 oder 2, 5 dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das erste als auch das zweite Gasgehäuseteil (93, 94) beweglich ist und das erste und zweite Gasgehäuseteil gegen das jeweils andere beweglich ist.

Gasmischer nach einem der Ansprüche 1 , 2 oder 5, 6 dadurch gekennzeichnet, dass

mittels einer variablen Längsposition der Zuströmöffnung (70) zum Venturirohr (20) die Größe eines Mischspaltes (60) im Wesentlichen als Abstand zwischen dem Zuströmquerschnitt (71) und dem Anströmkörper (40) festgelegt ist

Gasmischer nach einem der Ansprüche 1 , 2 oder 6, 7 dadurch gekennzeichnet, dass

die Längsposition im Bereich eines quer zur Längsachse des Anströmkörpers (40) verlaufenden Abschnitts eines sich in etwa kegelig verjüngenden Teils des Anströmkörpers (40) festgelegt ist.

Gasmischer nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder zweite Gasgehäuseteil (91 , 92, 93, 94) einen Teil einer Wandung des Venturirohres bilden, wobei die Wandung einen in den Innenraum des Venturirohres gewölbten Dom (50) über einer Mündung des Zuströmrohres ausbildet.

Gasmischer nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass ein bewegliches Gasgehäuseteil (93, 94) nur einen Teil einer Wandung des Ventu- rirohres bildet, der sich parallel zu einer Längsachse (A) des Venturirohres (20) erstreckt.

11. Gasmischer nach einem der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass ein festes Gasgehäuseteil (91 , 92) einen Teil einer Wandung des Venturirohres (20) bildet, der quer zu einer Längsachse (A) des Venturirohres verläuft.

12. Gasmischer nach einem der Ansprüche 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (12, 12a, 12b) des Linearmotors (10, 10a, 10b) an einem den Zuströmquerschnitt (71) nicht begrenzenden Gasgehäuseteils angeordnet ist.

13. Gasmischer nach einem der Ansprüche 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (12, 12a, 12b) des Linearmotors am Zuströmrohr (30) gebildet ist.

14. Gasmischer nach einem der Ansprüche 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass jedes bewegliche Gasgehäuseteil (93, 94) einen Läufer (11 , 11a, 11b) eines Linearmotors (10, 10a, 10b) aufweist.

15. Gasmischsystem oder Gasmotor, insbesondere Magergasmotor, mit einem Gasmischer nach einem der Ansprüche 1 bis 14.