DE102005003661A1

DE102005003661A1 - Venturi mixing nozzle for producing fluid mixtures, e.g. in heating technology, having transverse tube in fluid inlet section connected to first pressure opening to reduce overall pressure at first opening to zero

Info

Publication number: DE102005003661A1
Application number: DE102005003661A
Authority: DE
Inventors: Urs Luethi
Original assignee: Honeywell Technologies SARL
Current assignee: Garrett Motion SARL
Priority date: 2005-01-26
Filing date: 2005-01-26
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2025-01-27
Also published as: EP1685894A2; DE102005003661B4; EP1685894A3

Abstract

In a Venturi mixing nozzle with a housing (1), a fluid inlet section (2), a fluid outlet section, a flow region for a first fluid, a first pressure opening (P1) in the housing and a second pressure opening (P2) at the narrowest part of the Venturi nozzle in the housing, at least one transverse tube (3) in the fluid inlet section is connected with the first pressure opening and has an opening (Oe) lying in the flow region for the first fluid. An independent claim is included for a method for operating a mixing nozzle of this type (in which the first fluid flows from the fluid inlet section to the fluid outlet section), involving feeding part of the first fluid into the transverse tube (3) via the opening (Oe), to create a congestive pressure in the tube which at least balances the reduced pressure created by the flow velocity of the first fluid at the first pressure opening.

Description

Die Erfindung betrifft eine Venturi-Mischdüse und ein Verfahren zum Betrieb einer Venturi-Mischdüse.The The invention relates to a venturi mixing nozzle and a method of operation a Venturi mixing nozzle.

1 zeigt ein Beispiel einer Venturi-Mischdüse gemäß dem Stand der Technik. Unter anderem werden derartige Venturi-Mischdüsen eingesetzt, um ein Gemisch aus einem ersten, strömenden Fluid und einem zweiten Fluid zu erzeugen. Bei zahlreichen Anwendungen wie zum Beispiel der Heiztechnik soll das Verhältnis der Fluide auch bei einer Änderung der Fluidmenge bzw. der Strömungsgeschwindigkeit konstant bleiben. Zu diesem Zweck ist die von einem ersten Fluid durchströmte Venturi-Mischdüse mit einer ersten Drucköffnung bei einem Fluideinlassabschnitt 2 und einer zweiten Drucköffnung an einer engsten Stelle D der Venturi-Mischdüse versehen, wobei bei diesen Drucköffnungen jeweils Unterdrücke P1, P2 entstehen. Die Drucköffnungen sind mit einer als Ventil ausgeführten Zufuhrvorrichtung für ein zweites Fluid in Verbindung. Ausgehend von dem Differenzdruck P2 – P1 dieser Unterdrücke P1, P2 ist es möglich, die Menge des ersten, strömenden Fluids zu bestimmen und die erforderliche Menge des zweiten Fluids zuzuführen, welches mit dem ersten Fluid zu mischen ist. 1 shows an example of a Venturi mixing nozzle according to the prior art. Among other things, such Venturi mixing nozzles are used to produce a mixture of a first, flowing fluid and a second fluid. In numerous applications, such as heating technology, the ratio of the fluids should remain constant even with a change in the fluid quantity or the flow rate. For this purpose, the venturi mixing nozzle through which a first fluid flows is provided with a first pressure opening at a fluid inlet section 2 and a second pressure opening at a narrowest point D of the Venturi mixing nozzle, wherein in each case pressure pressures P1, P2 arise at these pressure openings. The pressure ports are in communication with a second fluid supply device designed as a valve. Based on the differential pressure P2 - P1 of these negative pressures P1, P2, it is possible to determine the amount of the first, flowing fluid and to supply the required amount of the second fluid to be mixed with the first fluid.

Im Idealfall sind Venturi-Mischdüsen derart ausgelegt, dass der Druck P1 bei der ersten Drucköffnung annähernd Null beträgt. Allerdings kann es bei großen Venturi-Mischdüsen unter bestimmten Betriebsbedingungen vorkommen, dass der Druck P1 bei der ersten Drucköffnung sinkt, also zu einem Unterdruck P1 wird, wodurch die Steuerung der Zufuhr des zweiten Fluids beeinträchtigt wird, da durch den kleineren Differenzdruck P2 – P1 die Kapazität und der Modulationsbereich des Ventils reduziert werden. Der Unterdruck P1 bei der ersten Drucköffnung kann bis zu 30% des Unterdrucks P2 bei der zweiten Drucköffnung betragen.in the Ideal are Venturi mixing nozzles designed such that the pressure P1 at the first pressure opening approximately zero is. However, it can be great Venturi mixing nozzles under certain operating conditions, the pressure P1 at the first pressure opening decreases, ie to a negative pressure P1, whereby the control of the Supply of the second fluid is adversely affected by the smaller Differential pressure P2 - P1 the capacity and the modulation range of the valve can be reduced. The negative pressure P1 at the first pressure opening may be up to 30% of the negative pressure P2 at the second pressure port.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Venturi-Mischdüse zu schaffen, in der ein Differenzdruck zumindest dem Wert des Unterdrucks an der engsten Stelle der Venturi-Mischdüse entspricht.It the object of the invention is to provide a Venturi mixing nozzle, in a differential pressure at least the value of the negative pressure the narrowest point of the Venturi mixing nozzle corresponds.

Die Aufgabe wird durch eine Venturi-Mischdüse gemäß Anspruch 1 bzw. durch ein Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst.The The object is achieved by a Venturi mixing nozzle according to claim 1 or by a Method according to claim 10 solved.

Gemäß der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Staudrucks in einem Fluideinlassabschnitt einer Venturi-Mischdüse vorgesehen. Vorteilhaft ist die Vorrichtung zur Erzeugung eines Staudrucks in Form von mindestens einem Querrohr in einem Fluideinlassabschnitt einer Venturi-Mischdüse ausgeführt. Das Querrohr weist eine Öffnung in einem Strömungsbereich eines von dem Fluideinlassabschnitt in Richtung eines Fluidauslassabschnitts durch die Venturi-Mischdüse strömenden ersten Fluids auf. Außerdem ist das erfindungsgemäße Querrohr mit einer ersten Drucköffnung in einem Gehäuse der Venturi-Mischdüse in Verbindung. An der engsten Stelle der Venturi-Mischdüse befindet sich eine zweite Drucköffnung, durch die ein mit dem ersten Fluid zu mischendes zweites Fluid in die Venturi-Mischdüse eingebracht wird.According to the invention is a device for generating a dynamic pressure in a fluid inlet section a Venturi mixing nozzle intended. Advantageously, the device for generating a Dynamic pressure in the form of at least one cross tube in a fluid inlet section a Venturi mixing nozzle executed. The Cross tube has an opening in a flow area one of the fluid inlet portion toward a Fluidauslassabschnitts the Venturi mixing nozzle flowing first fluid on. Furthermore is the cross tube according to the invention with a first pressure opening in a case of Venturi mixing nozzle in connection. Located at the narrowest point of the Venturi mixing nozzle a second pressure opening, by the second fluid to be mixed with the first fluid the Venturi mixing nozzle is introduced.

Beide Drucköffnungen sind mit einer Zufuhreinrichtung für das zweite Fluid derart verbunden, wobei die Zufuhrmenge des zweiten Fluids durch einen Differenzdruck gesteuert wird. Bevorzugt ist die Zufuhreinrichtung für das zweite Fluid als Ventil ausgeführt.Both pressure ports are connected to a supply device for the second fluid such that the supply amount of the second fluid is controlled by a differential pressure becomes. Preferably, the supply means for the second fluid as a valve executed.

Ein Anteil des durch die Venturi-Mischdüse strömenden ersten Fluids wird durch die Öffnung derart in das Querrohr geleitet, dass in dem Querrohr ein Staudruck entsteht. Der Staudruck in dem Querrohr wird verwendet, um einen an der Position der ersten Drucköffnung entstehenden Unterdruck auszugleichen. Dadurch wird der Differenzdruck auf dem größtmöglichen Wert gehalten, wodurch die volle Kapazität und der gesamte Modulationsbereich des Ventils nutzbar sind.One Proportion of flowing through the Venturi mixing nozzle first fluid is through the opening directed into the cross tube, that in the cross tube a back pressure arises. The back pressure in the cross tube is used to a at the position of the first pressure port compensate for the resulting negative pressure. This will cause the differential pressure on the largest possible Value held, reducing the full capacity and the entire modulation range the valve can be used.

Die Öffnung liegt derart zu der Strömung des ersten Fluids, dass ein Anteil des ersten Fluids in das Querrohr geleitet wird. Vorteilhaft ist die Öffnung daher direkt gegen die Strömungsrichtung des ersten Fluids gerichtet.The opening is so to the flow of the first fluid, that a portion of the first fluid in the cross tube is directed. Advantageously, the opening is therefore directly against the flow direction directed the first fluid.

Ein Innendurchmesser des Querrohrs entspricht bevorzugt dem 0,02-fachen bis 0,3-fachen des Durchmessers an einer engsten Stelle des Fluideinlassabschnitts, also dem geringsten Durchmesser der Venturi-Mischdüse, während ein Abstand des Querrohrs von der engsten Stelle dem 0-fachen bis 3-fachen des geringsten Durchmessers entspricht.One Inner diameter of the cross tube preferably corresponds to 0.02 times up to 0.3 times the diameter at a narrowest point of the fluid inlet portion, So the smallest diameter of the Venturi mixing nozzle, while a Distance of the cross tube from the narrowest point 0 to 3 times of the smallest diameter.

Durch das Variieren von Innendurchmesser und Abstand des Querrohrs ist der Druck bei der ersten Drucköffnung derart einstellbar, dass der Differenzdruck größer wird als der Wert des Unterdrucks bei der zweiten Drucköffnung. Wird das Querrohr an der Stelle des geringsten Durchmessers angeordnet, ist es sogar möglich, die Druckdifferenz zu verdoppeln und den Modulationsbereich von 1:6 auf 1:8,5 zu erhöhen. Dadurch kann die Menge des zweiten Fluids verglichen mit einer Venturi-Mischdüse ohne Querrohr um bis zu 41% erhöht werden.By the variation of inner diameter and distance of the cross tube is the pressure at the first pressure opening adjustable so that the differential pressure is greater than the value of the negative pressure at the second pressure opening. If the cross tube is arranged at the location of the smallest diameter is it even possible to double the pressure difference and the modulation range of 1: 6 to increase to 1: 8.5. Thereby, the amount of the second fluid compared with a Venturi mixing nozzle without cross tube increased by up to 41% become.

Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung ist die Öffnung in einem mittleren Abschnitt des Querrohrs vorgesehen.According to one aspect of the invention, the opening is in a central portion of the transverse provided tube.

Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt weist das Querrohr ein freies Ende auf, wobei die Öffnung in dem freien Ende des Querrohrs ausgebildet ist. Insbesondere weist das freie Ende einen gekrümmten Abschnitt auf, wobei die Öffnung gegen die Strömungsrichtung des ersten Fluids gerichtet ist. Außerdem befindet sich das freie Ende des Querrohrs im Wesentlichen auf der Mittelachse der Venturi-Mischdüse.According to one second aspect, the cross tube has a free end, wherein the opening in is formed the free end of the cross tube. In particular, points the free end is a curved one Section on, with the opening against the flow direction the first fluid is directed. In addition, there is the free one End of the cross tube substantially on the center axis of the Venturi mixing nozzle.

Zum besseren Verständnis der Erfindung dient die folgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele. Es zeigt:To the better understanding The invention is served by the following description of preferred embodiments. It shows:

1 eine aus dem Stand der Technik bekannte Venturi-Mischdüse; 1 a venturi mixing nozzle known in the art;

2 eine Venturi-Mischdüse mit einem Querrohr gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; und 2 a Venturi mixing nozzle with a cross tube according to a first embodiment; and

3 eine Venturi-Mischdüse mit einem Querrohr gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. 3 a Venturi mixing nozzle with a cross tube according to a second embodiment.

2 zeigt eine Venturi-Mischdüse gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Diese Venturi-Mischdüse besteht im Wesentlichen aus einem Fluideinlassteil 2 mit einem abnehmenden Innendurchmesser, das von einer Endseite ausgehend in einem Gehäuse 1 aufgenommen ist. Ein erstes Fluid tritt bei der selben Endseite in die Venturi-Mischdüse ein und durchströmt diese. 2 shows a venturi mixing nozzle according to a first embodiment. This venturi mixing nozzle consists essentially of a fluid inlet part 2 with a decreasing inside diameter, starting from one end side in a housing 1 is included. A first fluid enters the venturi mixing nozzle at the same end face and flows through it.

Das Gehäuse 1 weist einen Aufnahmeraum zur Aufnahme des als Fluideinlassabschnitt dienenden Fluideinlassteils 2 auf, wobei sich ein Innendurchmesser des Gehäuses 1 anschließend an den Aufnahmeraum in der Strömungsrichtung des ersten Fluids erweitert. Dieser Bereich des Gehäuses 1 ist als Fluidauslassabschnitt definiert.The housing 1 has a receiving space for receiving the fluid inlet portion serving as the fluid inlet part 2 on, with an inside diameter of the housing 1 then extended to the receiving space in the flow direction of the first fluid. This area of the housing 1 is defined as a fluid outlet section.

Der Innendurchmesser des Fluideinlassteils 2 verringert sich in Strömungsrichtung des ersten Fluids, um in dem Endbereich des Aufnahmeraums den geringsten Durchmesser D aufzuweisen. Dabei ist der geringste Durchmesser D des Fluideinlassteils kleiner als der geringste Durchmesser des Fluidauslassabschnitts. Zwischen dem Fluideinlassteil 2 und dem Fluidauslassabschnitt befindet sich ein Zwischenraum, wobei der Zwischenraum durch eine zweite Drucköffnung in dem Gehäuse mit einem außerhalb der Venturi-Mischdüse vorgesehenen und nicht in den Figuren gezeigten Ventil als Zufuhreinrichtung für ein zweites Fluid in Verbindung ist.The inner diameter of the fluid inlet part 2 decreases in the flow direction of the first fluid to have the smallest diameter D in the end region of the receiving space. In this case, the smallest diameter D of the fluid inlet part is smaller than the smallest diameter of the fluid outlet section. Between the fluid inlet part 2 and the fluid outlet portion is a gap, wherein the gap is communicated through a second pressure port in the housing with a valve provided outside the Venturi mixing nozzle and not shown in the figures as a second fluid supply means.

Eine erste Drucköffnung P1 ist in der Strömungsrichtung des ersten Fluids vor der zweiten Drucköffnung P2 in der Wand des Gehäuses 2 vorgesehen und ebenfalls mit dem Ventil zum Zuführen des zweiten Fluids in Verbindung. Im Bereich der Drucköffnung P1 ist ein von der Wand des Gehäuses zu dem gegenüberliegenden Wandbereich geführtes Querrohr 3 derart vorgesehen, dass eine Verbindung von der Drucköffnung P1 zu dem Inneren des Fluideinlassteils 2 nur durch das Querrohr 3 möglich ist. Das Querrohr 3 liegt dabei in einer Symmetrieebene der Venturi-Mischdüse, wie in den Figuren dargestellt ist.A first pressure port P1 is in the flow direction of the first fluid before the second pressure port P2 in the wall of the housing 2 provided and also with the valve for supplying the second fluid in communication. In the region of the pressure opening P1 is a guided from the wall of the housing to the opposite wall portion cross tube 3 provided such that a connection from the pressure port P1 to the interior of the fluid inlet part 2 only through the cross tube 3 is possible. The cross tube 3 lies in a plane of symmetry of the Venturi mixing nozzle, as shown in the figures.

In einem mittleren Abschnitt des Querrohrs 3 ist eine gegen die Strömungsrichtung des ersten Fluids gerichtete Öffnung Oe vorgesehen. Der Mittelpunkt der Öffnung Oe befindet sich auf der Symmetrieachse der Venturi-Mischdüse.In a middle section of the cross tube 3 an opening directed against the flow direction of the first fluid opening Oe is provided. The center of the opening Oe is located on the symmetry axis of the Venturi mixing nozzle.

3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. Da die Venturi-Mischdüse gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel mit Ausnahme des Querrohrs 4 gleich aufgebaut ist wie die Venturi-Mischdüse gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, sind die gleichen Bezugszeichen für identische Bauteile verwendet, und eine Beschreibung der gleichen Bauteile wird nicht wiederholt. 3 shows a second embodiment of the invention. Since the Venturi mixing nozzle according to the second embodiment, with the exception of the cross tube 4 is the same as the Venturi mixing nozzle according to the first embodiment, the same reference numerals are used for identical components, and a description of the same components will not be repeated.

Das Querrohr 4 ist ebenfalls im Bereich der ersten Drucköffnung P1 derart vorgesehen, dass eine Verbindung von der ersten Drücköffnung P1 zu dem Inneren des Fluideinlassteils 2 nur durch das Querrohr 4 möglich ist.The cross tube 4 is also provided in the region of the first pressure port P1 such that a connection from the first pressure port P1 to the interior of the fluid inlet part 2 only through the cross tube 4 is possible.

Im Gegensatz zum Querrohr 3 des ersten Ausführungsbeispiels weist das Querrohr 4 jedoch ein freies Ende auf, welches gleichzeitig die Öffnung Oe bildet. Die Öffnung Oe entspricht also einer Kreisfläche, deren Durchmesser dem Innendurchmesser des Querrohrs 4 entspricht. Außerdem weist das Querrohr 4 im Bereich des freien Endes einen entgegen der Strömungsrichtung um 90° gekrümmten Abschnitt auf, sodass die Ebene der die Öffnung Oe bildenden Kreisfläche senkrecht auf die Symmetrieachse der Venturi-Mischdüse steht, wobei der Mittelpunkt der Kreisfläche auf der Symmetrieachse der Venturi-Mischdüse liegt.In contrast to the cross tube 3 of the first embodiment, the cross tube 4 but a free end which simultaneously forms the opening Oe. The opening Oe thus corresponds to a circular area whose diameter is the inner diameter of the cross tube 4 equivalent. In addition, the cross tube points 4 in the region of the free end, a portion curved counter to the direction of flow by 90 ° so that the plane of the circular surface forming the opening Oe is perpendicular to the axis of symmetry of the Venturi mixing nozzle, the center of the circular surface lying on the axis of symmetry of the Venturi mixing nozzle.

Beim Durchströmen des ersten Fluids entsteht an der Position des Querrohrs ein von der Strömungsgeschwindigkeit des ersten Fluids abhängiger Unterdruck. Dieser Unterdruck wird durch den bei der Öffnung Oe im Rohr entstehenden Staudruck derart ausgeglichen, dass der gesamte Druck bei der Drucköffnung P1 im Wesentlichen Null entspricht. Dadurch entspricht die Druckdifferenz zwischen der zweiten Drucköffnung P2 und der ersten Drucköffnung P1 im Wesentlichen dem zweiten Unterdruck P2. Dies ermöglicht das Ausnutzen der vollständigen Kapazität und des gesamten Modulationsbereichs eines durch den Differenzdruck gesteuerten Ventils, das als Zufuhrvorrichtung für das zweite Fluid dient.As it flows through the first fluid, a negative pressure which depends on the flow velocity of the first fluid is produced at the position of the transverse tube. This negative pressure is compensated for by the dynamic pressure arising at the opening Oe in the tube such that the total pressure at the pressure port P1 corresponds essentially to zero. As a result, the pressure difference between the second pressure port P2 and the first pressure port P1 substantially corresponds to the second negative pressure P2. This allows the exploitation of the full Capacity and the entire modulation range of a controlled by the differential pressure valve, which serves as a supply device for the second fluid.

Claims

Venturi mixing nozzle with a housing ( 1 ), a fluid inlet section ( 2 ), a fluid outlet portion, a flow area for a first fluid, a first pressure port (P1) in the housing (FIG. 1 ), and at the narrowest point of the venturi mixing nozzle provided second pressure opening (P2) in the housing ( 1 ), characterized in that at least one cross tube ( 3 ) in the fluid inlet section ( 2 ) of the venturi mixing nozzle is provided, which is connected to the first pressure port (P1) and having an opening located in the flow region of the first fluid (Oe).

Venturi mixing nozzle according to claim 1, characterized in that the opening (Oe) is directed against a flow of the first fluid, the Venturi mixing nozzle of the fluid inlet portion ( 2 ) flows in the direction of a Fluidauslassabschnitts.

Venturi mixing nozzle according to claim 1 or 2, characterized in that an inner diameter (s) of the cross tube ( 3 ) from 0.02 times to 0.3 times the diameter (D) at a narrowest point of the fluid inlet portion (FIG. 2 ) corresponds.

Venturi mixing nozzle according to claim 1 to 3, characterized in that a distance (a) of the cross tube ( 3 ) from the narrowest point is 0 to 3 times the diameter (D) of the narrowest point.

Venturi mixing nozzle according to claim 1 to 4, characterized in that more than one cross tube ( 3 ) is provided.

Venturi mixing nozzle according to claim 1 to 5, characterized in that the opening (Oe) is provided in a central portion of the cross tube.

Venturi mixing nozzle according to claim 1 to 5, characterized in that the opening (Oe) in a free end of the cross tube ( 3 ) is trained.

Venturi mixing nozzle according to claim 7, characterized in that the free end a curved Section has.

Venturi mixing nozzle according to claim 7 to 8, characterized in that the free end the cross tube is arranged substantially on the central axis of the Venturi mixing nozzle is.

Method for operating a Venturi mixing nozzle, comprising a housing ( 1 ), a fluid inlet section ( 2 ), a fluid outlet portion, a flow area for a first fluid, a first pressure port (P1) in the housing (FIG. 1 ), and at the narrowest point of the venturi mixing nozzle provided second pressure opening (P2) in the housing ( 1 ), wherein the first fluid from the fluid inlet portion ( 2 ) flows to the fluid outlet section, characterized in that a portion of the first fluid by means of a in a with the first pressure port (P1) connected to the cross tube ( 3 ) provided opening (Oe) in the cross tube ( 3 ) is passed to in the cross tube ( 3 ) to generate a dynamic pressure which at least compensates for a negative pressure resulting from the flow velocity of the first fluid at the first pressure opening (P1).