DE1557253A1

DE1557253A1 - Vorrichtung zur Mischung von fluiden Medien

Info

Publication number: DE1557253A1
Application number: DE19671557253
Authority: DE
Inventors: Reed Robert D
Original assignee: John Zink Co
Current assignee: Zinklahoma Inc
Priority date: 1967-04-13
Filing date: 1967-04-13
Publication date: 1970-04-02

Description

Vorrichtung zur Mischung von fluiden Medien.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung einer homogenen Mischung von zwei fluiden Medien, wie beispielsweise von zwei Flüssigkeiten oder zwei Gasen, und die Erfindung bezieht sich speziell auf eine Vorrichtung zur Erzeugung einer innigen Vermengung von zwei fluiden Medien im gleichen physikalischen Zustand, und zwar unter Verwendung der Energie, die entwickelt wird, wenn die. fludien Medien mit verschiedenen Drucken zusammengebracht werden.
Es ist oft bei der I)urchführung thermischer oder katalytischer Verfahren erwünscht, fluide Medien zu mischen, und bei der. Herstellung von gasförmigen Brennstoffen ist es oft erforderlich, zwei Gase oder zwei Flüssigkeiten zu mischen, und es ist ein Ziel der Erfindung, eine Vorrich tung zu schaffen, die zum IIischen derartiger fluider Medien dient, wobei die Druckunterschiede ausgenützt werden, mit denen die fluiden Medien zusammengebracht werden, und wobei die sich aus diesen Druckunterschieden ergebende Energie verwendet wird, um die Mischung durchzuführen, wodurch ein im wesentlichen homogenes Gemisch der fluiden Medien erhalten wird.
Es ist ein spezielles Ziel der Erfindung, einen Leitungsaufbau.zu schaffen, der einen im wesentlichen linearen Durchgang für ein fluides Medium aufweist, welches derart zugeführt wird, daß eG oich durch diesen Lei tungsau fbau unter einem bestimmten Druck hindurchbewegt, wobei diese Leitung einen Bauteil aufweist, um ein and eres fluides Medium, welches unter einem größeren Druck steht, aufzunehmen, und wobei dieser Bauteil Öffnungen aufweist, um das zweite fluide Medium in Richtungen im allgemeinen quer zum. sich geradebewegenden ersten Medium auszustoßen, um eine Art Gitterverteilung des zweiten fluiden Mediums zu schaffen, durch die hindurch sich das erste fluide Medium Medium bewegen muß, um eine. innige Durclmischung der fluiden Medien zu erhaltene Weitere Ziele und Merkmale sollen in der folgenden Beschrei bung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1 eine Axialschnittansicht einer Vorrichtung zum Mischen von fluiden Medien, Fig. 2 eine Querschnittansicht, genommen längs der Linie 2-2-der Pig. 1 und Fig 3 eine Vergrößerte Teilschnittansicht, welche die geneigte Anordnung der Auslaßöffnungen darstellt.
Bei der Durchführung der Erfindung kann die Vorrichtung verschiedene Formen aufweisen, und bei einer ausführungsform, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt ist, weist die Vorrichtung ein zylindrisch geformtes, leittungsartiges Gehäuse 10 auf. Eine Zufuhrleitung 14 ist mit-dem stromauf gelegenen Ende des Gehäuses 10 verbunden, und eine Ablaßleitung 16 ist nit dem stromab gelegenen Ende des Gehäuses verbunden. Es können Flansche 11 und 12am Gehäuse 10 vorgesehen sein, um die Verbindung Verbindung des Gehäuses mit den Leitungen 14 und 16 zu vereinfachen. Im Gehäuse 10 ist ein rohrförmiger Bauteil 17 angeordnet. Ein Flansch 18, der vom stromauf gelegenen Ende des Rohres 17 getragen wird, steht mit der Innenwandung des Gehäuses 10 in Verbindung, und ein entsprechender Plansch 19, der vom stromab gelegenen Ende des Rohres 17 getragen wird, steht ebenfalls mit der Innenwandung des Gehäuses 10 in Verbindung. Durch einen derartigen Aufbau wird innerhalb des Gehäuses 10 eine Ringkammer 21 ausgebildet.
Eine Anschlußleitung 22 erstreckt sich seitwärts vom Mittelabschnitt des Gehäuses 10 und diese Anschlußleitung 22 steht in offener Verbindung mit der Ringkammer 21. Eine Speiseleitung 29 ist mit dem Anschluß 22 verbunden und dient dazu, eines der fluiden Medien ucri-cer Druck in die Vorrichtung einzuleiten. Ein Rohr 26 ist am rohrförmigen Bauteil 17 montiert und erstreckt sich längs der Achse der Vorrichtung, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Das freie Ende des Rohres 26 ist mittels einer halb kugelförmigen Wandung 27 abgeschlossen.
Das Rohr 26 weist einen gekrümmten Abschnitt 28 auf, der mit dem rohrförmigen Bauteil 17 in Verbindung steht und von diesem getragen wird. Der Innenraum des Rohres 26 steht in offener Verbindung mit der Ringkammer 21.
Eine Eine Anzahl von in Umfangsrichtung im Abstand voneinwander angeordneten Öffnungen 31 ist vorgesehen, und diese Offnungen erstrecken sich durch die zylindrische Wandung, des rohrförmigen Bauteils 17. Diese Öffnungen sind vorzugsweise in einer Reihe angeordnet und liegen im, allgemeinen innerhalb einer Ebene, welche sich quer zum Gehäuse erstreckt, Die Öffnungen 31 liegen-dicht beim stromauf gelegenen Ende der Anordnung und bilden eine Verbindung zwischen der Ringkammer 21 und dem Kanal 41, der im rohrförmigen Bauteil 17 vorgesehen ist. Eine Anzahl von Auslaßöffnungen 32 ist in der Wandung des Rohres 26 vorgesehen. Die Öffnungen 32 haben in Umfangsrichtung einen Abstand voneinander und sind in einer Reihe angeordnet und liegen im wesentlichen in der gleichen Ebene wie die Öffnungen 31. Die Auslaßöffnungen 32 schaffen eine Verbindung zwischen dem Innenraum des Rohres 26 und dem Kanal 41.
Wenn es gewünscht ist, zwei Flüssigkeiten, die den gleichen physikalischen Zustand haben, zu vermischen, wird eine der Flüssigkeiten von der Speiseleitung 23 in den Anschluß 22 unter einem vorbestimmten Druck von beispielsweise 10 Pfund/Quadrat-Zoll eingeführt. Diese Flüssigkeit bewegt sich in den Ringraum 21, und ein gewisser Teil dieser Flüssigkeit tritt durch die Auslaßffnun « en öffnungen 31 aus und bewegt sich im Kanal 41 radial nach innen. Ein anderer Teil dieser Flüssigkeit im Ringraum 21 bewegt sich in das Rohr 26 hinein und tritt durch die Auslaßöffnungen 32 aus und bewegt sich im Kanal 41 radial nach außen. Es wird auf diese Weise innerhalb des Kanals 41 eine Art Gitter ausgebildet, das aus Flüssigkeit besteht.
Die andere Flüssieit wird durch das Einlaßrohr 14 unter einem geringeren Druck zugeführt, beispielsweise unter einem Druck von etwa 5 Pfund/Quadrat-Zoll.
Diese --- Flüssigkeit bewegt sich im allgemeinen geradlinig durch den Kanal 41 hindurch. Wenn die flussigkeit, die durch die Anschlußleitung 22 zugeführt wird, ein leichter flüssiger Brennstoff ist, und wenn die Flüssigkeit, die durch die leitung 14 zugeführt ist, ein schwerer flüssiger Brennstoff ist, so bewegt sich der leichte Brennstoff innerhalb des schweren Brennstoffes, und zwar sich mit diesem vermischend, weil dieser leichte Brennstoff mit einem größeren Druck zugeführt wird. Das Ausmaß der Mischung der beiden Flüssigkeiten ist prinzipiell der Geschwindigkeit proportional, mit der sich die Plüssigkeit durch die Auslaßöffnungen 31 und die Auslaßöffnungen 32 hindurch bewegt. Die Geschwindigkeit ist direkt der Quadratwurzel wurzel-des Druckabfalles proportional, mit dem die beiden Flüssigkeiten zugeführt werden. Eine annehmbare Homogenität wird erzielt, wenn der Druckabfall von der Anschlußleitung 22 in den Kanal 41 in der Größenordnung von 5 - 10 Pfund/Quadrat-Zoll liegt. Bei der Durchführung der Mischung der Flüssigkeiten kann die Anzahl der Öffnungen 31 und die Gesamtzahl der Öffnungen 32 gering gehalten werden, da genügend Energie vorhanden ist, um eine I Mischung bei leicht erzielbaren Druckunterschieden durchführen zu können.
Wenn man Gase mischt, wird ein Gas unter Druck in die Anschlußleitung 22 eingeführt. Das andere Gas wird durch die Leitung 14 unter einem geringeren Druck zugeführt.
Der Druckabfall innerhalb des Kanales 41, in dem sich die Gase mischen, erzeugt die Energie, die für die Mischung der Gase verwendet wird.
Es wurde gefunden, daß es mit der beschriebenen Vorrichtung möglieh ist, vollständig homogene Gemische von Gasen zu erzeugen, um einen Brennstoff oder ein Gemisch von Gasen herzustellen, die zu Nutzprodukten umgewandelt werden sollen, und um homogene Gemische von Flüssigkeiten herzustellen. Es wurde gefunden, daß die Gesamtanzahl der Öffnungen 31 und der Öffnungen 32 verändert verändert werden kann, und daß es bei der Mischung gewisser Flüssigkeiten vorteilhaft ist, daß die Achsen der Öffnungen 31 und die Achsen der Öffnungen 32 in Richtung stromauf der Beitungsanordnung geneigt werden.
Die Achsen der Öffnungen 31 und die Achsen der Öffnungen 32 können gegenüber der Querebene 36 in einem Winkelbereich von etwa 5 - 20° abweichen, wie es in Fig.3 gezeigt ist, wobei die Abweichung in Gegenströmungsrichtung zur Strömung des fluiden Mediums im Kanal 41 gerichtet ist.
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf spezielle bauliche Merkmale einer Leitungsanordnung beschrieben, und es sei bemerkt, daß sowohl im Gesamtaufbau als auch im Aufbau der einzelnen Teile Abänderungen und Veränderungen durchgeführt werden können, die im Rahmen der Erfindung liegen.
Eatentansprüche

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Vorrichtung zur Mischung von fluiden Medien, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (10), welches einen Einlaß und einen Auslaß aufweist, und einen im allgemeinen geradlinigen Kanal, der sich vom Einlaß zum Auslaß erstreckt, ein rohrförmiges Glied (17), welches im Gehäuse derart angeordnet ist, daß eine Ringkammer (21) zwischen dem Gehäuse und dem rohrförmigen Glied eingeschlossen wird, eine Anschlußleitung (22), die sich quer zum Gehäuse erstreckt und die in offener Verbindung mit der Ringkammer (21) steht, ein Rohr (26), welches vom rohrförmigen Glied (17) getragen ist und welches in offener Verbindung mit der Ringkammer (21) steht, wobei dieses Rohr einen geschlossenen Endabsohnitt (27) aufweist, der koaxial innerhalbdes rohrförmigen Gliedes (17) angeordnet ist, und wobei dieses rohrförmige Glied Austrittsöffnungen (31) aufweist, welche die Kammer (21) mit dem Kanal verbinden, und wobei das Rohr (26) Austrittsöffnungen (32) aufweist, welche das Rohr mit dem Kanal verbinden, und wobei Einrichtungen vorgesehen sind, um ein erstes fluides Medium unter einem Druck in den Rohranschluß einzuführen, das dieses Medium durch die Öffnungen (und und die oeffnungen (32) austreten kann, und wobei Einrichtungen Einrichtungen vorgesehen sind, um ein anderes fluides Medium unter einem geringeren Druck in den ersten Einlaß einzuführen, so daß sich dieses Medium durch den besagten Kanal hindurch bewegt.
2. Vorrichtung zum Mischen von fluiden Medien nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnungen (31) und die Auslaßöffnungen (32) in einer Ebene liegen, die im allgemeinen quer zum Gehäuse verläuft.
3. Vorrichtung zum Mischen von fluiden Medien nach anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Rohr (26) zum Einlaß des Gehäuses (10) hin erstreckt, und daß die Auslaßöffnungen (32) in der Nähe des geschlossenen Endabschnittes des Rohres angeordnet sind.
4. Vorrichtung zum Mischen von fluiden Medien nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnungen (31) und die Auslaßöffnungen (g2) in einer Ebene quer zur Achse des Gehäuses (10) angeordnet sind, und daß die Achsen der Auslaßöffnungen (31) und die Achsen der Auslaßöffnungen (32) unter einem Winkel im Bereich von 5° bis zu etwa 20° gegenüber der Ebene un zum Einlaß des Gehäuses (10) hin divergieren.