DE2320609C3 - Ejektormischvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ejektormischvorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs beschriebenen Gattung.

Eine Ejektormischvorrichtung für zwei Gase mit konzentrisch ineinander angeordneten Düsen, die mit Zuführungen für die Mischkomponenlen verbunden sind und eine in einen Diffusor übergehende Mischkammer münden, ist bekannt (US-PS 13 15 931). Bei dieser bekannten Vorrichtung sind drei Düsen angeordnet, von denen die innere Düse und die äußere Düse mit Zuführungen für eine oder zwei Mischkomponenten verbunden sind und die mittlere Düse mit der Zuführung für die zweite Mischkomponente verbunden ist.

Leitschaufeln zur Drehung von austretenden Luftströmungen vorzusehen, ist z. B. durch die GB-PS 9 45 086 bekannt.

Toroidale Hohlraum-Resonatoren sind z. B. aus der DE-PS 10 15 247 bekannt. Mit den bekannten Vorrichtungen können indessen nicht sowohl gasförmige, flüssige oder auch eine gasförmige und eine flüssige Komponente miteinander gemischt werden, insbesondere dann, wenn die Komponenten eine hohe Temperatür - bis 900⁰C — haben. Die bekannten Vorrichtungen erfordern ferner bei einer relativ langen Mischkammer eine lange Mischdauer.

Die bekannten ringförmigen Ejektormischvorrichtungen können außerdem nicht zum Mischen von besonders aktiven Komponenten mit hohem Oxydationsmittelgehalt benutzt werden, da beide Komponenten sich mit den Mischkammerwänden berühren, die bei hohen Temperaturen als Katalysatoren für Endzündungs- oder Explosionsreaktionen wirken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beiden Mischkomponenten vor ihrer Zusammenführung stark zu verwirbeln und dadurch infolge erhöhter Turbulenz der Komponenten den Wirkungsgrad des Mischapparates zu verbessern.

Es soll daher eine Mischvorrichtung geschaffen werden, mit der die Mischdauer der Komponenten bei Reduzierung der Länge der Mischkammer verkürzt und der Wirkungsgrad der Vorrichtung bei einem Betrieb mit Komponenten, die eine Temperatur bis 900⁰C haben, verbessert wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Ejektormischvorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung dadurch gelöst, daß die inneren Wände der mittleren Ringdüse im kritischen Querschnitt toroidale Hohlraum-Resonatoren aufweisen und daß die innere und die äußere Ringdüse mit Leitschaufeln versehen sind, wobei die Steigung der Leitschaufeln in d?n beiden Ringdüsen "· einander entgegengesetzt gerichtet ist.

Die durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen erreichte fortschrittliche Wirkung ist folgende:

Der Wirkungsgrad der Ejektormischvorrichtung wird mittels der durch den Resonator bewirkten hochfre-

Hi quent pulsierenden Zuführung einer der Mischkomponenten erhöht, da durch die Pulsation eine für den Mischvorgang günstige Turbulenz der Strömung erreicht wird.

Die Anordnung der Leitschaufeln mit entgegenge-

li setzter Steigung für den mantelartig den Strom der einen Mischkomponente umgebenden Strom der zweiten Mischkomponente trägt weiter zur Verwirbelung der Komponenten untereinander bei, so daß eine große Berührungsfläche der Komponenten entsteht.

.'() Dieses ermöglicht es z. B., ein Methan-Sauerstoffgemisch bei Temperaturen von 800—900⁰C zu erzeugen, wobei die Mischzeit kürzer ist als die Dauer der induktiven Selbstentzündung des Gemisches und der Sauerstoff vor dem Mischvorgang durch die ihn außen

2^r> und innen umgebenden Methanströme vor Berührung mit den Kammerwänden bewahrt wird.

Die Konzentration des Mischproduktes (Acetylen) erhöht sich dadurch in den Pyrolysegasen bis zu 10 Volumenprozenten anstatt 8 bis 8,5 Volumenprozen-

i» te, die unter Erhitzungslemperaturen von 600 bis 650⁰C der Gemischkomponenten in Reaktionsapparaten zur unvollständigen Methanverbrennung bei Benutzung der bekannten Mischeinrichtungen erreicht werden.

Gleichzeitig mit der Erhöhung der Acetylenkonzen-

« tration ermöglicht es die Anwendung der erfir.dungsgemäßen Ejektormiscnvorrichtung, einen Reaktor mit großer Einzelleistung zu entwickeln und eben somit die Selbstkosten des Acetylens zu senken, das bei unvollständiger Verbrennung von Kohlenstoffen in

⁴⁽i Sauerstoff erzeugt wird.

Dabei wird die Länge der Mischkammer so verringert, daß in der Praxis die eigentliche Mischkammer entfällt und mit dem Diffusor zusammen ein einziges Glied darstellt. Es können sowohl Gase mit

^ Flüssigkeiten, wie zwei Flüssigkeiten miteinander vermischt werden. Hierzu werden folgende Beispiele genannt:

1) Naßreinigung von Gasen zum Zwecke des r₎₀ Ausscheidens fester Teilchen;

2) Absorption von Ammoniak mittels Wasser aus Koksgas oder von Chlorwasserstoff aus den Gasschwänzen in der chemischen Technologie;

3) Kühlung von Rücklaufwasser aus Wärmetauschern ¹^ mittels Luft, die durch die äußere und innere Düse geleitet wird, während das Wasser durch die mittlere Düse strömt;

4) Bereitung von Lösungen von Säuren oder Basen in Wasser in vorbestimmter Konzentration: äußere und innere Düse wird für Zuleitung von Säure bzw. Base, die mittlere Düse für Wasser benützt;

5) Erzeugung eines Methan-Sauerstoffgemisches unter Temperaturen von 800 bis 900° C im Verlauf der Acetylenproduktion mit unvollständiger Verbrennung des Methans im Sauerstoff.

Nachstehend wird die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher

erläutert- Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Mischvorrichtung;

Fig.2 einen Längsschnitt in vergrößertem Maßstab bei einer abgewandelten Ausführungsforrr der mittleren Düse mit toroidalen Hohlraum-Resonatoren:

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 1!1-Hl der Fig. J.

F ig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 1.

Die Ejektormischvornchtung für Gase und/oder Flüssigkeiten enthält ein Gehäuse I (F i g. 1), auf dem "in Rohrrost 2 nit am letzteren befestigten Verteilungsrohren 3 sitzt, die ringartig um den Profilkörper 4 angeordnet sind. Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß die unteren Enden der Verteilungsrohre 3 durch einen ringförmigen Rost 5 verbunden sind, in den zwei Formringe 6 und 7, die dit mittlere Ringdüse 8 der Ejektormischvorrichtung bilden, eingebaut sind.

Die inneren Wände der mittleren Ringdüse 8 sind im schmälsten (kritischen) Querschnitt mit toroidalen Hohlraum-Resonatoren 9 (F i g. 2) versehen.

Die innenwände des Gehäuses t (Fig. 1), die seitlichen Oberflächen des Profilkörpers 4 und die äußeren Oberflächen der Formringe 6, 7 bilden die restlichen Glieder der Ejektormischvorrichtung, d. h. die innere Ringdüse 10, die äußere Ringdüse 11 und die ringförmige Mischkammer 12, die in den ringförmigen Diffusor 13 übergeht.

Die innere und äußere Ringdüse 10 bzw. 11 sind im Oberteil mit Leitschaufeln 14 versehen, die eine Drehung der aus den Düsen austretenden Ströme gewährleistet.

In Fig. 3 ist durch Pfeile die durch die Schaufeln 14 verursachte Drehrichtung der Ströme angegeben.

In Fig.4 ist die koaxiale Anordnung der Ringdüsen dargestellt (mittlere 8, innere 10 und äußere Düse 11), wodurch der ringförmige Strom der aus der mittleren Ringd^;-se austretenden Komponente von zwei ringförmigen Strömen der anderen Komponente, die aus der inneren Ringdüse 10 und äußeren Ringdüse 11 austreten, umfaßt wird.

Die Ejektormischvorrichtung (Fig. 1) ist mit einer Einrichtung zur Zuführung der ersten Komponente in die mittlere Ringdüse 8 durch einen kegelförmigen Stutzen 15, Verteilungsrohre 3 und ringförmigen Rost 5 sowie mit einer Einrichtung zur Zuführung der anderen Komponente in die Ringdüse 11 durch den Stutzen 16 und den Zwischenrohrraum versehen.

Am Ausgang des ringförmigen Diffusors 13 ist ein

Veneilungsgitter. beste iend aus vielen konzentrischen Ringen 17. angeordnet.

Die Ringe smd im Inneren eines zylindrischen Manielschusses 18 durch Stege 19 befestigt

Der Betneb der erfindungsgernäßen Ejektormischvorrichtung verläufi in folgender Weise.

Ein Hochdruckstrom der ersten Mischkomponente wird durch den Stutzen 15. die Verteilungsrohre 3 und die mittlere Ringdüse 8 als ringförmiger Strom in die ringförmige Mischkammer 12 zugeführt Derselben Mischkammer 12 werden durch den Stutzen 16. den Zwischenrohrraum und die Schaufeln 14, durch die innere und äußere Ringdüse 10 bzw. 12 die ringförmigen rotierenden Niederdruckströme der anderen Mischkomponente zugeführt die den ringförmigen Strom der ersten Komponente umfassen.

Wenn die mittlere Ringdüse 8 mit toroidalen Höhlen-Resonatoren 9 (Fig. 2) vorgesehen wird erzeugt der Hochdruckstrom, indem er gegen die scharfe Kante des einen der Resonatoren 9 schlägt, im letzteren akustische Schwingungen, die durch den zweiten Resonaior 9. der mit dem ersten in Gegenphase funktioniert vers:ärkt und auf die Mischkammer 12 (Fig. 1) und den Diffusor 13 ausgebreitet werden.

In der Mischkammer 12 und im Diffusor 13 erfolgt ein Ausgleich der Geschwindigkeitsfelder und der Mischkomponentenkonzentrationen.

Eine gleichmäßige Verteilung des erzeugten Zweikomponentengemisches auf die große Oberfläche des Verbrauchers mit der Gewährleistung eines gleicharti gen Geschwindigkeitsfeldes des Stromes erfolgt durch den Diffusor 13 und die konzentrischen Ringe 17 des Verteilungsgitters.

Zum Betriebsbeispiel 5 wird noch folgendes klarstellend und ergänzend ausgeführt:

Der Sauerstoff wird der Ejektormischvorrichtung durch die mittlere Ringdüse 8, und das Methan durch die innere Ringdüse 10 und die äußere Ringdüse ti zugeleitet

Die Isolation des ringförmigen Sauerstoffstromes durch zwei Methanströme am Eingang in die ringförmige Mischkammer 12 unter Gewährleistung einer großen Berührungsfläche der Komponenten ermöglicht es, eine Mischung bei Temperaturen von 800 bis 900° C während einer Zeitfrist auszuführen, die erheblich kürzer als die Dauer einer induktiven Selbstentzündung des Methan-Sauerstoffgemisches ist

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Ejektormischvorrichiung mit drei konzentrisch angeordneten Ringdüsen, von denen die innere und die äußere Ringdüse mit der Zuführung für die eine von zwei Mischkomponenten und die mittlere Ringdüse mit der Zuführung für die zweite Mischkomponente verbunden sind, wobei die äußere und die innere Düse und die mittlere Ringdüse in eine in einen Diffusor übergehende ringförmige Mischkammer münden, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Wände der mittleren Ringdüse (8) im kritischen Querschnitt toroida.'e Hohlraum-Resonatoren (9) aufweisen und daß die innere und die äußere Ringdüse (10 bzw. 11) mit Leitschaufeln (14) versehen sind, wobei die Steigung der Leitschaufeln in den beiden Ringdüsen einander entgegengesetzt gerichtet ist.