DE2436456A1 - DISTRIBUTOR FOR STREAMING MEDIA - Google Patents
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Description
Verteiler für strömende Medien ..-" ; . ..Distributor for flowing media ..- ";. ..
Die Erfindung betrifft einen Verteiler für strömende Medien. Derartige Verteiler werden z.B. benötigt, wenn in einer Anlage für chemische Prozesse der Querschnitt eines ein strömendes gasförmiges oder flüssiges Medium führendenThe invention relates to a distributor for flowing media. Such distributors are required, for example, when in a Plant for chemical processes of the cross section of a flowing gaseous or liquid medium
Zuleitungsrohres so an den Querschnitt eines folgenden Teiles der Anlage angepaßt werden soll, daß das strömende Medium in einer für die Anwendung günstigen Weise, z.B. gleichmäßig, über den Querschnitt des folgenden Anlagenteiles verteilt wird. Besonderer Bedarf an einem derartigen Verteiler besteht, wenn eine zylindrische, mit einem Katalysator erfüllte Kammer mit einem aus einem engeren Zuleitungsrohr kommenden Gemisch von gasförmigen Reaktanten so beschickt werden soll, daß d-er Katalysator gleichmäßig belastet wird. Weitere Anwendungsmöglichkeiten sind beispielsweise die gleichmäßige Berieselung von Füllkörpern mit Flüssigkeiten oder die Belüftung von Flüssigkeiten mit Gasen in entsprechenden Anlagen.Supply pipe is to be adapted to the cross section of a following part of the system that the flowing Medium in a way that is favorable for the application, e.g. evenly, over the cross-section of the following part of the system is distributed. There is a particular need for such a manifold if it is a cylindrical one with a catalyst filled chamber with a mixture of gaseous reactants coming from a narrower inlet pipe so should be charged that the catalyst is loaded evenly. Other possible uses are, for example the uniform sprinkling of packings with liquids or the aeration of liquids with Gases in appropriate systems.
Weist ein sich trichterförmig erweiterndes Rohr einen Öffnungswinkel unter 6 bis 8° auf (gemessen zwischen der Mittelachse des Rohres und einer in der Mante3.fläche des Trichters gelegenen Geraden), so ist eine laminare Strömung noch in der Lage, der Öffnung des Rohres ohne Ausbildung von Toträumen und Turbulenzen zu folgen. Einen über den ganzen Querschnitt von Null verschiedenen Medienstrom kann man folglich durch lange, sich langsam erweiternde Übergangsstücke zwischen den verschiedenen Querschnitten einer Anlage erreichen, deren Öffnungswinkel entsprechend klein sind. Neben der unerwünscht großen Baulänge weisen derartigeHas a funnel-shaped widening tube Opening angle below 6 to 8 ° (measured between the central axis of the pipe and one in the outer surface of the Funnel located straight line), then a laminar flow is still able to open the pipe without formation of Dead spaces and turbulence to follow. One can have a media flow that differs from zero over the entire cross-section consequently through long, slowly widening transition pieces between the different cross-sections of a system achieve whose opening angles are correspondingly small. In addition to the undesirably long overall length, such
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Leitungen aber ein Strömungsprofil der Medien entsprechend der von Hagen und Pois_euille berechneten Form auf mit einer zur Wand hin abfallenden Flußdichte.Lines but a flow profile of the media accordingly of the shape calculated by Hagen and Pois_euille with a flux density decreasing towards the wall.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein aus einer engeren Zuleitung strömendes Medium gleichmäßig oder in einer anderen, für die Anwendung wünschenswerten Weise über einen größeren Querschnitt zu verteilen, wobei zudem der an dem Verteiler auftretende Druckunterschied klein gehalten werden soll.The invention is based on the object of a medium flowing from a narrower feed line uniformly or in in another way, which is desirable for the application, over a larger cross-section, with the addition of an the pressure difference occurring in the distributor should be kept small.
Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch ein sich trichterförmig erweiterndes, an seiner Spitze einen Einlaß für die strömenden Medien aufweisendes Hüllrohr und einen am weiteren Rand des Hüllrohres dicht anschließenden, in das Hüllrohr hineinragenden, mit einer Vielzahl von Öffnungen versehenen kegelmantelförmigen Einsatz.This is achieved according to the invention by a funnel-shaped widening, at its tip an inlet for the flowing media having a cladding tube and a tightly adjoining at the further edge of the cladding tube, in the cladding tube protruding, provided with a plurality of openings conical shell-shaped insert.
Die Formgebung erzwingt, daß stets ein Teil der strömenden Medien zu den Öffnungen am Rand des Einsatzes gelenkt wird und dort zu einem ausreichenden Massenfluß führt.The shape forces that part of the flowing media is always directed to the openings at the edge of the insert and there leads to a sufficient mass flow.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verteilers weist der kegelmantelförmige Einsatz einen größeren Öffnungswinkel auf als das trichterförmige Hüllrohr. Dadurch steht für das zu den äußeren Öffnungen des Einsatzes strömende Medium auch in der Nähe des Einlasses ein hinreichend großer Strömungsquerschnitt zwischen Einsatz und Hüllrohr zur Verfügung.In a preferred embodiment of the invention The cone-shaped insert has a distributor larger opening angle than the funnel-shaped cladding tube. This represents that to the outer openings of the insert flowing medium a sufficiently large flow cross-section between insert and in the vicinity of the inlet Cladding tube available.
In dem Einsatz können am äußeren Rand so viele oder so große Öffnungen angebracht werden, daß die durch Einflüsse der Rohrwandung nach außen abfallende Strömungsgeschwindigkeit durch eine entsprechende Zunahme der Summe der Öffnungsquerschnitte pro Flächeneinheit ausgeglichen wird. Bei einer bevorzugtenIn the insert so many or so large openings can be made on the outer edge that the influences of the pipe wall outwardly falling flow velocity due to a corresponding increase in the sum of the opening cross-sections is compensated per unit area. With a preferred
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Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verteilers vergrößert sich, die Zahl oder der Querschnitt der Öffnungen zum Rand des Einsatzes hin derart, daß die Flächensumme der Öffnungsquerschnitte pro Kegelmantelflächeneinheit zum Rande hin zunimmt. Wird für besondere Anwendung eine andere als gleichmäßige Verteilung der Medien gewünscht, so kann Zahl und Größe der Öffnungen entsprechend verändert werden. Die Öffnungen werden hierbei vorzugsweise stets so klein gehalten sein, daß der durchtretende Teilstrom sich auf der darauffolgenden freien Wegstrecke aufweitet und beim Auftreffen auf ein Hindernis, z.B. die Füllkörper einer darauffolgenden Kammer, keine Schatten als Abbilder der Öffnungen hinterläßt.Embodiment of the distributor according to the invention increases, the number or the cross section of the openings to the edge of the insert in such a way that the sum of the area of the opening cross-sections per conical surface unit towards the edge increases. Used for a special application other than uniform If distribution of the media is desired, the number and size of the openings can be changed accordingly. the Openings are preferably always kept so small that the partial flow passing through is on the following one widening the free path and when encountering an obstacle, e.g. the packing of a subsequent one Chamber, leaving no shadows as images of the openings.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsforh des erfindungsgemäßen Verteilers ist die Summe aller Öffnungsquerschnitte annähernd gleich dem Querschnitt des Einlasses für die strömenden Medien. Der am Verteiler auftretende Druckverlust ist hierbei nur sehr klein. Können bei der Anwendung auch größere Druckverluste hingenommen werden, so können Anzahl und Querschnitt der Öffnungen auch, kleiner gewählt werden.In a further preferred embodiment of the invention Manifold, the sum of all opening cross-sections is approximately equal to the cross-section of the inlet for the flowing media. The pressure loss occurring at the distributor is only very small here. Can use larger pressure losses can also be accepted, so the number and cross-section of the openings can also be selected to be smaller will.
Ferner kann das Hüllrohr vorteilhaft auch einen kurzen zylindrischen Stutzen zwischen dem Ende der Hüllrohrerweiterung und der Berüiirungslinie mit dem kegelmantelförmigen Einsatz aufweisen. Dadurch wird eine übermäßige Verengung des Zwischenraumes zwischen Hüllrohr und Einsatz vermieden, die unter Umständen den Medienstrom zu den äußeren Öffnungen des Einsatzes behindern könnte.Furthermore, the cladding tube can advantageously also be short cylindrical socket between the end of the cladding tube extension and the line of contact with the cone-shaped Have use. This avoids an excessive narrowing of the space between the cladding tube and the insert, which could possibly obstruct the flow of media to the outer openings of the insert.
Der bevorzugte Öffnungswinkel des Hüllrohres liegt zwischen 6° und 60°. Bei Öffnungswinkeln unter 6°, dem Grenzwinkel für die Ausbildung von Toträumen, wäre nämlich ein Einsatz in die trichterförmige Erweiterung des Hüllrohres nicht erforderlich. Öffnungswinkel über 60 könnten wiederum zuThe preferred opening angle of the cladding tube is between 6 ° and 60 °. For opening angles below 6 °, the critical angle for the formation of dead spaces, would be a use in the funnel-shaped extension of the cladding tube is not required. Opening angles over 60 could turn to
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allzu starken Turbulenzen und zu einer Behinderung des Zustromes zu den Öffnungen des Einsatzes führen.Excessive turbulence and an obstruction of the flow to the openings of the insert lead.
Wie einleitend bemerkt, kann der Verteiler vorteilhaft angewendet werden, wenn ein aus einem engeren Zuleitungsrohr kommendes Gemisch gasförmiger Reaktanten einer zylindrischen Reaktionskammer stirnseitig zugeführt werden soll, die einen größeren Eingangsquerschnitt als das Zuleitungsrohr besitzt und mit einem Katalysator gefüllt ist, der möglichst gleichmäßig belastet werden soll. Derartige Katalysatorkammern sind beispielsweise die z.B. in den deutschen Offenlegungsschriften 2*103 008 und 2 135 650 beschriebenen Spaltgasgeneratoren, in denen durch Umsetzung verdampfter Kohlenwasserstoffe, wie Benzin, mit sauerstoffhaltigen Gasen, wie Luft oder Abgas, Brenngas (Spaltgas) zum Betrieb von Brennkraftmaschinen erzeugt wird.As noted in the introduction, the distributor can be used advantageously if one consists of a narrower supply pipe coming mixture of gaseous reactants is to be fed to the end face of a cylindrical reaction chamber, which has a has a larger inlet cross-section than the supply pipe and is filled with a catalytic converter that should be loaded as evenly as possible. Such catalyst chambers are, for example, those in the German Offenlegungsschriften 2 * 103 008 and 2 135 650 described cracked gas generators, in which the conversion of evaporated hydrocarbons, such as gasoline, with oxygen-containing gases such as air or exhaust gas, fuel gas (cracked gas) for operating internal combustion engines is produced.
An Hand einiger Figuren und eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung noch näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail using a few figures and an exemplary embodiment.
Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verteilers, Figur einen Teil des beim Verteiler nach Figur 1 vorgesehenen Einsatzes im Grundriß.FIG. 1 shows a longitudinal section through an exemplary embodiment of the distributor according to the invention, FIG part of the insert provided in the distributor according to FIG. 1 in plan.
Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte Verteiler besteht im wesentlichen aus einem sich trichterförmig erweiternden Hüllrohr 1 und einem kegelförmigen Einsatz 7. Das trichterförmige Hüllrohr 1 besitzt am Einlaß 2 einen Flansch 3 und am Ende der trichterförmigen Erweiterung einen kurzen zylindrischen Stutzen 4 mit einem Flansch 5· Mittels eines Spannringes 6 ist der in das Hüllrohr 1 hineinragende kegelmantelförmige Einsatz 7 an diesen dicht angepreßt. Die Spitze des kegelförmigen Einsatzes 7 ist abgeflacht undThe distributor shown in Figures 1 and 2 consists of essentially of a funnel-shaped widening cladding tube 1 and a conical insert 7. The funnel-shaped Cladding tube 1 has a flange 3 at the inlet 2 and a short one at the end of the funnel-shaped extension cylindrical connector 4 with a flange 5. By means of a clamping ring 6, the cone-shaped connector protruding into the cladding tube 1 is shaped like a cone Insert 7 pressed tightly against this. The tip of the conical insert 7 is flattened and
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besitzt in der Mitte eine Öffnung 11. Dadurch kann eine prallscheibenartige Wirkung erzielt und der Strom entlang der Achse des Verteilers festgelegt werden.has an opening 11 in the middle Achieved baffle-like effect and the flow along the Axis of the distributor.
Im Einsatz 7 sind eine Vielzahl von Öffnungen 8 und 9 angebracht, die beispielsweise dadurch erzeugt werden können, daß der Einsatz τοη außen mit einem Formstahl durchstochen wird und die dadurch entstehenden Grate in Form von Leitflächen 10 nach innen gebogen werden. Die äußersten Öffnungen 9 des kegelmantelförmigen Einsatzes 7 sind als längliche Schlitze ausgebildet, um die Querschnittsfläche der Öffnungen pro Kegeleantelflächeneinheit zum Rande zu erhöhen.A plurality of openings 8 and 9 are made in the insert 7, which can be generated, for example, that the insert τοη pierced the outside with a shaped steel and the resulting ridges in the form of guide surfaces 10 are bent inward. The outermost openings 9 of the Conical shell-shaped insert 7 are as elongated slots designed to increase the cross-sectional area of the openings per conical surface unit towards the edge.
In Figur 1 sind darüber hinaus die Strömungslinien der strömenden Medien durch Pfeile 12 dargestellt. Versuche mit in einen Gasstrom eingebrachten Rauchteilchen zeigten, daß das Medium aus dem Verteiler in ein anschließendes Beobachtungsrohr nahezu laminar und gleichmäßig verteilt eintritt.In addition, the flow lines of the flowing media are shown by arrows 12 in FIG. Try with Smoke particles introduced into a gas stream showed that the medium from the distributor into a subsequent observation tube almost laminar and evenly distributed.
Bei einer speziellen Ausführungsform des in Fig. 1 dargestellten Verteilers beträgt der Innendurchmesser der Einlaßöffnung beispielsweise etwa 32 mm, der Innendurchmesser der auf den Verteiler folgenden Kammer etwa 105 mm und die Länge des Verteilers etwa 85 mm. Die Öffnungswinkel betragen für das Hüllrohr etwa 30°, für den Einsatz etwa 34°.In a special embodiment of that shown in FIG Manifold, the inner diameter of the inlet opening is, for example, about 32 mm, the inner diameter of the the chamber following the distributor about 105 mm and the length of the distributor about 85 mm. The opening angles are for the cladding tube about 30 °, for use about 34 °.
Der bei der Verteilung auftretende Druckverlust wurde an einem Verteiler gemessen, dessen Hüllrohr sich bei einem öffnungswinkel von etwa 30° (Öffnungswinkel des Einsatzes: etwa 34 ) von etwa 32 mm auf etwa 150 mm aufweitet. Bei Durchsätzen von 20, 30 und 40 Nm Luft pro Stunde traten Druckverluste von 3 bzw. 7 bzw. 13 mm Wassersäule auf.The pressure loss occurring during the distribution was measured on a distributor, the jacket tube of which is located in a opening angle of about 30 ° (opening angle of the insert: about 34) widens from about 32 mm to about 150 mm. at Throughputs of 20, 30 and 40 Nm of air per hour, pressure losses of 3, 7 and 13 mm water column respectively occurred.
Je nach der Baulänge des Verteilers wird man vorzugsweise Öffnungswinkel zwischen 6° und 60° wählen. Auch kann dieDepending on the overall length of the distributor, opening angles between 6 ° and 60 ° will preferably be chosen. Can also
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Abflachung an der Spitze des Verteilers 7 fehlen. Auch auf die zentrale Öffnung 11 kann "beispielsweise verzichtet werden. Ferner können die Leitflächen 10 auch in den Zwischenraum zwischen Hüllrohr und Einsatz hineinragen und zur Erzeugung von Turbulenzen in dem dort strömenden Medium ausgenutzt werden, die zu einer für andere Anwendungen wünschenswerte Durchmischung führen. Der Einsatz 7 kann aber auch ohne Grate und Leitflächen 10 hergestellt werden.Flattening at the tip of the distributor 7 is missing. The central opening 11 can also be dispensed with, for example will. Furthermore, the guide surfaces 10 can also protrude into the space between the cladding tube and the insert to generate turbulence in the medium flowing there, which leads to other applications result in desirable mixing. The insert 7 can, however, also be produced without burrs and guide surfaces 10.
Der erfindungsgemäße Verteiler hat insbesondere den Vorteil, daß auf einer kurzen Strecke ein aus einer engen Zuleitung kommender Strom gasförmiger oder flüssiger Medien auf einen größeren Querschnitt ausgeweitet und gleichmäßig oder in einer anderen, für spezielle Anwendungen zweckmäßigen Weise über den Querschnitt verteilt werden kann.The distributor according to the invention has the particular advantage that a narrow feed line over a short distance incoming flow of gaseous or liquid media expanded to a larger cross-section and uniformly or in can be distributed over the cross-section in a different manner, which is expedient for special applications.
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