DE1292631B

DE1292631B - Device for atomizing or mixing solid particles or a liquid in a gaseous carrier

Info

Publication number: DE1292631B
Application number: DEF24190A
Authority: DE
Original assignee: FOURNIERE MARC MARIE PAUL RENE de la
Current assignee: FOURNIERE MARC MARIE PAUL RENE de la
Priority date: 1956-10-17
Filing date: 1957-10-16
Publication date: 1969-04-17
Also published as: FR1323501A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zerstäuben oder Vermischen von Feststoffteilchen oder einer Flüssigkeit in einem gasförmigen Trägermittel mit einer Wirbelkammer, die einen tangentialen Einlaß und einen axialen Auslaß, jedoch außer ihren Außenwandungen keine inneren Leitwandungen für das Trägermittel besitzt sowie eine axial in die Wirbelkammer geführte Zuführleitung für die mit dem Trägermittel zu mischenden Stoffe aufweist. The invention relates to a device for atomizing or mixing of solid particles or a liquid in a gaseous carrier medium a vortex chamber that has a tangential inlet and an axial outlet, however apart from its outer walls, it has no inner guide walls for the carrier means as well as a feed line guided axially into the vortex chamber for the one with the carrier means Has substances to be mixed.

Bei einer derartigen, durch die schweizerische Patentschrift 281555 bekannten Vorrichtung wird ein gasförmiges Trägermittel tangential in eine spiralförmige Wirbelkammer mit konischen Stirnseiten eingeführt und verläßt diese zusammen mit den eingemischten Stoffen durch eine axiale Austrittsöffnung. In such a case, through the Swiss patent 281555 known device is a gaseous carrier means tangentially into a spiral Vortex chamber introduced with conical end faces and leaves them together with the mixed in substances through an axial outlet opening.

Die Zuführleitung für die einzumischenden Stoffe endet bereits vor der dieser Zuführleitung zugewandten größten Querschnittsfläche der Wirbelkammer an einer Stelle, wo die erzeugte Wirbelströmung zwar einen Unterdruck erzeugt, jedoch kaum eine axiale Strömungskomponente aufweist. Da der Durchmesser der Wirbelströmung wesentlich größer ist als der Querschnitt der Austrittsöffnung, ist eintrittsseitig eine hohe Druckenergie erforderlich, um den Durchmesser der Wirbelströmung entlang der leicht konischen austrittsseitigen Stirnwand der Wirbelkammer auf einen der Austrittsöffnung entsprechendenDurchmesser zu vermindern. Da die Zuführleitung bereits vor Erreichen des größten Querschnittes der--Wirbelkammer endet, ergibt sich infolge der mangelnden Axialströmung, die ihren Höchswert erst an der Austrittsöffnung erreicht, eine ungleichförmige und unzureichende Vermischung mit dem Trägermittel sowie eine unvorteilhafte Zerstäubung.The feed line for the substances to be mixed in already ends the largest cross-sectional area of the vortex chamber facing this supply line at a point where the vortex flow generated creates a negative pressure, however has hardly any axial flow component. Because the diameter of the vortex flow is significantly larger than the cross section of the outlet opening is on the inlet side a high pressure energy is required to move the diameter of the vortex flow along the slightly conical exit-side end wall of the vortex chamber on one of the To reduce the outlet opening corresponding diameter. Since the feed line is already ends before the largest cross section of the - vortex chamber, results as a result the lack of axial flow, which only reaches its maximum value at the outlet opening, non-uniform and insufficient mixing with the carrier medium as well as one unfavorable atomization.

Bei einer anderen Vorrichtung ähnlicher Bauart, gemäß der schweizerischen Patentschrift 300 011 ragt die Zuführleitung für das einzumischende Gut zwar von oben lotrecht etwa bis in die Mitte einer mit einem tangentialen Einlaß für ein flüssiges Trägermittel versehenen zylindrischen Wirbelkammer, doch muß, da die in einer konischen Stirnwandung angeordnete Austrittsöffnung ebenfalls erheblich kleiner ist als der Durchmesser der erzeugten Wirbelströmung, die mangelnde Axialströmung im Zentrum der Wirbelkammer durch die Schwerkraft des einzumischenden Gutes ersetzt werden. In another device of a similar design, according to the Swiss Patent specification 300 011 protrudes from the feed line for the material to be mixed in at the top perpendicular roughly to the middle of one with a tangential inlet for one liquid carrier provided cylindrical vortex chamber, but must, since the in A conical end wall arranged outlet opening is also considerably smaller is as the diameter of the vortex flow generated, the lack of axial flow replaced in the center of the vortex chamber by the force of gravity of the material to be mixed in will.

Da bei beiden Vorrichtungen der Durchmesser der Einlaßöffnung höchstens die Größe des Durchmessers der Austrittsöffnung aufweist, und die Verminderung des Durchmessers der erzeugten Wirbelströmung nicht entlang der Umfangswand der Wirbelkammer erfolgt, handelt es sich in beiden Fällen um erzwungene Wirbelströmungen, die eine relativ hohe Druckenergie an der Eintrittsseite des Trägermittels erfordern. Since in both devices the diameter of the inlet opening at most the size of the diameter of the outlet opening, and the reduction of the Diameter of the vortex flow generated not along the circumferential wall of the vortex chamber occurs, it is in both cases to forced eddy currents, the one require relatively high pressure energy on the entry side of the carrier means.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige Vorrichtung so zu gestalten, daß die bisher erforderliche hohe Druckenergie an der Eintrittsöffnung der Wirbelkammer vermieden wird. The invention is based on the object of such a device to be designed so that the previously required high pressure energy at the inlet opening the vortex chamber is avoided.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, die an sich bekannte Senkwirbelströmung für eine derartige Vorrichtung zu benutzen, bei der im Zentrum ein schwächerer Druck als an der Eintrittsöffnung des Trägermittels und am Umfang des Wirbels herrscht und die zugleich mit abnehmendem Radius eine zunehmende Tangentialgeschwindigkeit und eine relativ hohe Axialgeschwindigkeitskomponente aufweist. The invention is based on the idea of the lower eddy flow known per se to use for such a device, where a weaker pressure in the center than prevails at the inlet opening of the carrier means and at the circumference of the vortex and at the same time with decreasing radius an increasing tangential velocity and has a relatively high axial velocity component.

Die Erfindung wird darin gesehen, daß die Wirbelkammer im Querschnitt die Umrißform einer logarithmischen Spirale besitzt, wobei ihre Einlaßöffnung etwas größer ist als ihre Auslaßöffnung und daß die Zuführleitung koaxial zum Pol der logarithmischen Spirale und der Auslaßöffnung die Wirbelkammer durchsetzt und etwa in der Querschnittsebene der Auslaßöffnung endet. The invention is seen in the fact that the vortex chamber in cross section has the shape of a logarithmic spiral with its inlet opening slightly is larger than its outlet opening and that the feed line is coaxial with the pole of the logarithmic spiral and the outlet opening through the vortex chamber and approximately ends in the cross-sectional plane of the outlet opening.

Der im Wirbelkern an der Austrittsstelle der Zuführleitung herrschende Unterdruck einerseits und die der Senkwirbelströmung eigene hohe Axialgeschwindigkeit andererseits bewirken eine sehr feine Zerstäubung der eingeführten Stoffe und eine ausgezeichnete Durchmischung derselben mit dem Trägermittel. The one prevailing in the vortex core at the exit point of the feed line Negative pressure on the one hand and the high axial velocity inherent in the lowering vortex flow on the other hand cause a very fine atomization of the substances introduced and a excellent mixing of the same with the carrier medium.

Die in ihrem Aufbau sehr einfache Vorrichtung erfordert sowohl für das Trägermittel als auch für die einzumischenden Stoffe nur sehr geringe Einlaßdrücke, die für letztere sogar nullwertig oder negativ sein können, d. h. sie werden regelrecht in die Wirbelströmung eingesaugt. Der Querschnitt der Austrittsöffnung der Wirbelkammer kann gegenüber bekannten Vorrichtungen wesentlich größer sein, so daß keinerlei Gefahr einer Verstopfung der Austrittsöffnung durch in den einzumischenden Stoffen enthaltende Verunreinigungen zu befürchten ist. The device, which is very simple in structure, requires both for the carrier medium and the substances to be mixed in only have very low inlet pressures, which can even be zero or negative for the latter, d. H. they become real sucked into the vortex flow. The cross section of the outlet opening of the vortex chamber can be much larger than known devices, so that no Danger of the outlet opening being blocked by the substances to be mixed in containing impurities is to be feared.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich insbesondere für die Anwendung als Vergaser, Spritzpistole, Brenner, Aerosol-Erzeuger, Verneblungsgerät od. dgl. The device according to the invention is particularly suitable for Use as a carburetor, spray gun, burner, aerosol generator, nebulizer or the like

Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfilldungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß die spiralige Außenwandung der Wirbelkammer bis zu ihrem Schnitt mit dem Umfang der Auslaßöffnung der Wirbelkammer reicht, an der ihr gegenüberliegenden Begrenzungswand des Eintrittsstutzens anliegt und mit dieser einen spitzen Winkel einschließt. Hierdurch wird ein äußerst harmonischer Übergang der Wirbelströmung von einem großen auf einen kleineren Strömungsradius und ohne weitere Einbauten eine klare Trennung der umeinanderwirbelnden Schichten erzeugt. An advantageous further development of the device according to the invention is that the spiral outer wall of the vortex chamber up to its cut with the circumference of the outlet opening of the vortex chamber extends to the one opposite it Boundary wall of the inlet connection rests and with this an acute angle includes. This creates an extremely harmonious transition in the vortex flow from a large to a smaller flow radius and without further installations creates a clear separation of the swirling layers.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß an die Auslaßöffnung der spiraligen Wirbelkammer ein zylindrisches oder konisches Auslaßrohr anschließt und die Zuführleitung für die beizumischenden Stoffe etwa bis zur Auslaßöffnung des Auslaßrohres reicht. Another advantageous embodiment of the invention consists in that at the outlet opening of the spiral vortex chamber a cylindrical or conical Outlet pipe connects and the feed line for the substances to be mixed about extends to the outlet opening of the outlet pipe.

Die einmal erzeugte Senkwirbelströmung läßt sich ohne Schwierigkeiten in dem an die Austrittsöffnung der Wirbelkammer anschließenden Auslaßrohr weiterführen, so daß die Eingabe der einzumischenden Stoffe auch dort erfolgen kann. Wesentliches Merkmal ist es auch hierbei, daß die Austrittsöffnung der Zuführleitung in einen Bereich ragt, wo im Wirbelkern ein starker Unterdruck und zugleich eine starke Axialgeschwindigkeitskomponente vorherrschen. The vortex flow generated once can be without difficulty continue in the outlet pipe adjoining the outlet opening of the vortex chamber, so that the substances to be mixed can also be entered there. Essential It is also a feature here that the outlet opening of the feed line is in one The area protrudes where there is a strong negative pressure in the vortex core and at the same time a strong axial velocity component prevalence.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben, und zwar zeigt F i g. 1 eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung und F i g. 2 die Draufsicht. In the drawing, an embodiment of the invention is shown, namely, FIG. 1 shows a schematic side view of the device and FIG G. 2 the top view.

Die Vorrichtung besitzt eine Wirbelkammer 1 mit dem Umriß einer logarithmischen Spirale 2. Die Wirbelkammer weist einen tangentialen zylindrischen Einlaßstutzen 3 und ein axiales Auslaßrohr 4 auf, dessen Achse mit der durch das Spiralenzentrum der Wirbelkammer gehenden Achse fluchtet. Eine mit dem Auslaßrohr 4 gleichachsige Zuführleitung 5 durchsetzt die Wirbelkammer 1 und das Auslaßrohr 4 und mündet an der Stelle 6 in der Ebene des unteren Endes des Auslaßrohres 4, dessen Querschnitt geringer ist als der Querschnitt des Einlaßstutzens 3. The device has a vortex chamber 1 with the outline of a logarithmic one Spiral 2. The vortex chamber has a tangential cylindrical inlet port 3 and an axial outlet pipe 4, whose axis coincides with that through the spiral center the axis going through the vortex chamber is aligned. One with the outlet pipe 4 coaxial feed line 5 passes through the vortex chamber 1 and the outlet pipe 4 and opens at point 6 in the plane of the lower end of the outlet pipe 4, the cross section of which is smaller than the cross section of the inlet connection 3.

Im Betrieb wird das Trägermittel, z. B. bei Anwendung der Erfindung auf einen Brenner, die Verbrennungsluft, durch den Eintrittsstutzen 3 tangential mit einem Druck von beispielsweise 10 bis 15 gicm2 eingeführt. In der Wirbelkammer 1 wird eine Senkwirbelströmung gebildet, die eine zum Wirbelkern zunehmende Geschwindigkeit bei abnehmendem Druck aufweist. Die einzumischenden Stoffe, z. B. ein Kraftstoff, der am oberen Ende der Zuführleitung 5 mit einem Druck von einigen g/cm2, gegebenenfalls auch drucklos eingegeben oder gar eingesaugt wird, erfährt infolge der Wirbelbewegung des Trägermittels, d. h. der Verbrennungsluft und des an der Auslaßöffnung 6 des Zuführrohres 5 im axialen Strömungsteil der Vorrichtung herrschenden Unterdruckes, eine starke Zerstäubung und Vermischung mit dem Trägermittel. In operation, the carrier means, e.g. B. when applying the invention onto a burner, the combustion air, through the inlet nozzle 3 tangentially introduced at a pressure of, for example, 10 to 15 gicm2. In the vortex chamber 1 a lower vortex flow is formed, the speed increasing towards the vortex core exhibits with decreasing pressure. The substances to be mixed in, e.g. B. a fuel, that at the upper end of the feed line 5 with a pressure of a few g / cm2, if necessary is also entered without pressure or even sucked in, experiences as a result of the vortex movement the carrier means, d. H. the combustion air and the at the outlet opening 6 of the Feed pipe 5 in the axial flow part of the device prevailing negative pressure, strong atomization and mixing with the carrier medium.

Bei einem brennbaren Gemisch kann dieses dann auf geeignete Weise, z. B. mittels einer Fackel, eines Funkens, elektrischen Widerstandes od. dgl. entzündet werden. In the case of a combustible mixture, this can then be done in a suitable manner, z. B. by means of a torch, a spark, electrical resistance or the like. Ignited will.

Die erzeugte Vermischung und Zerstäubung ist so vollkommen bei vergleichsweise niedrigen Einlaßdrücken, daß selbst dicke und sehr zähflüssige Brennstoffe, etwa gewisse Heizöle, ohne Vorerhitzung einwandfrei gezündet werden können. The mixing and atomization produced is so perfect at comparatively low inlet pressures that even thick and very viscous fuels, for example certain heating oils can be ignited perfectly without preheating.

Das Auslaßrohr 4 kann auch konisch und von sehr geringer Höhe sein. Auch braucht der Einlaßstutzen nicht unbedingt zylindrisch zu sein. The outlet pipe 4 can also be conical and of very low height. The inlet connection does not necessarily have to be cylindrical either.

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Zerstäuben oder Vermischen von Feststoffteilchen oder einer Flüssigkeit in einem gasförmigen Trägermittel mit einer Wirbelkammer, die einen tangentialen Einlaß und einen axialen Auslaß, jedoch außer ihren Außenwandungen keine inneren Leitwandungen für das Trägermittel besitzt sowie eine axial durch die Wirbelkammer geführte Zuführleitung für die mit dem Trägermittel zu mischenden Stoffe aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelkammer (1) im Querschnitt die Umrißform einer logarithmischen Spirale besitzt, wobei ihre Einlaßöffnung (3) etwas größer ist als ihre Auslaßöffnung (6) und daß die Zuführleitung (5) koaxial zum Pol der logarithmischen Spirale und der Auslaßöffnung (6) die Wirbelkammer (1) durchsetzt und etwa in der Querschnittsebene der Auslaßöffnung (6) endet. Claims: 1. Device for atomizing or mixing Solid particles or a liquid in a gaseous carrier medium with a Vortex chamber, which has a tangential inlet and an axial outlet, but except its outer walls have no inner guide walls for the carrier means and a feed line guided axially through the vortex chamber for the one with the carrier means having substances to be mixed, characterized in that the swirl chamber (1) has the shape of a logarithmic spiral in cross section with its inlet opening (3) is slightly larger than its outlet opening (6) and that the feed line (5) is coaxial to the pole of the logarithmic spiral and the outlet opening (6) the vortex chamber (1) interspersed and ends approximately in the cross-sectional plane of the outlet opening (6).

Claims

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the spiral Outer wall of the swirl chamber (1) from the center to its intersection with the circumference the outlet opening (6) of the vortex chamber (1) extends to the one opposite it Boundary wall of the inlet connection (3) rests and with this an acute angle includes.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that to the outlet opening of the spiral vortex chamber (1) a cylindrical or conical Outlet pipe (4) connects and the feed line (5) for the substances to be mixed extends approximately to the outlet opening of the outlet pipe (4).