Title:
Fluidleitungssystem
Kind Code:
A1


Abstract:

Die Erfindung betrifft ein Fluidleitungssystem, umfassend mindestens eine Flüssigkeitszuleitung, mindestens eine Gaszuleitung und mindestens zwei langgezogene Fluidleiter, von denen zumindest ein Fluidleiter (äußerer Fluidleiter) einen anderen Fluidleiter (inneren Fluidleiter) komplett umschließt, und wobei die Flüssigkeitszuleitung mit dem äußeren Fluidleiter verbunden ist, so dass zwischen innerem und äußerem Fluidleiter ein flüssiges Fluid fließen kann und die Gaszuleitung mit dem inneren Fluidleiter verbunden ist, so dass im inneren Fluidleiter ein gasförmiges Fluid fließen kann. Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur Eindüsung eines Fluidgemischs durch eine mit diesem Fluidsystem versorgte Düse.




Inventors:
gleich Anmelder
Application Number:
DE102016009734A
Publication Date:
02/15/2018
Filing Date:
08/11/2016
Assignee:
Krüger, Jörg, Dr., 92421 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE102012110962A1N/A2014-05-15
DE4315385A1N/A1994-11-10



Foreign References:
WO2000003788A12000-01-27
Attorney, Agent or Firm:
Flaccus Müller-Wolff, 50389, Wesseling, DE
Claims:
1. Fluidleitungssystem, umfassend mindestens eine Flüssigkeitszuleitung, mindestens eine Gaszuleitung und mindestens zwei langgezogene Fluidleiter von denen zumindest ein Fluidleiter (äußerer Fluidleiter) einen anderen Fluidleiter (inneren Fluidleiter) komplett umschließt, und wobei die Flüssigkeitszuleitung mit dem äußeren Fluidleiter verbunden ist, so dass zwischen innerem und äußerem Fluidleiter ein flüssiges Fluid fließen kann und die Gaszuleitung mit dem inneren Fluidleiter verbunden ist, so dass im inneren Fluidleiter ein gasförmiges Fluid fließen kann.

2. Fluidleitungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaszuleitung zur Zuleitung von Gasen mit einem Druck > 2 bar ausgelegt ist, wobei bevorzugt die Flüssigkeitszuleitung eine Flüssigkeitspumpe und/oder die Gaszuleitung eine Gaspumpe umfasst und insbesondere eine oder beide der Zuleitungen auch eine Steuerung oder Regelung für die jeweilige Pumpe umfasst.

3. Fluidleitungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitfähigkeit der Wandung des äußeren Fluidleiters größer ist als die Wärmeleitfähigkeit der Wandung des inneren Fluidleiters, wobei die Wärmeleitfähigkeit der Wandung des äußeren Fluidleiters insbesondere größer als 8 W/(m·K) ist, und/oder die Wärmeleitfähigkeit der Wandung des inneren Fluidleiters insbesondere kleiner als 8 W/(m·K) ist.

4. Fluidleitungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluidleitungssystem noch mindestens einen weiteren Fluidleiter umfasst, durch den ein Fluid zum Kühlen oder Heizen durchgeleitet werden kann.

5. Fluidleitungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluidleitungssystem eine Regelung der Temperatur, des Drucks oder der Fließgeschwindigkeit der Fluide umfasst und dass das Fluidleitungssystem vorzugsweise mindestens einen Temperatursensor umfasst, wobei bevorzugt mindestens ein Temperatursensor am Fluidaustritt angeordnet ist.

6. Fluidleitungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es an dem bestimmungsgemäß einer Düse zugewandten Ende eine Vermischungskammer zur Vermischung der Flüssigkeit und des Gases oder eine Kammer zur Vertauschung der Führung des im inneren Fluidleiter geführten Gases mit der zwischen dem äußeren Fluidleiter und inneren Fluidleiter geführten Flüssigkeit umfasst.

7. Fluidleitungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zwischen den Fluidleitern und dem Düsensystem oder der bestimmungsgemäßen Düsenposition eine Drossel umfasst, welche insbesondere hinter einer Vermischungskammer angeordnet ist, wobei der Durchmesser des Durchflusses der Drossel vorzugsweise zwischen 50% und 150% des Durchmessers des inneren Fluidleiters liegt.

8. Fluidleitungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es am gegenüberliegenden Ende der Zuleitungen ein Düsensystem mit zumindest einer Düse umfasst, durch die die Fluide austreten können.

9. Düsensystem, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einem Fluidleitungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgestattet ist.

10. Eindüsungsverfahren mit einer Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend die Schritte:
– Zuführung einer Flüssigkeit getrennt von einem Gas unter einem einstellbaren Druck in eine Vermischungskammer,
– Vermischung von Flüssigkeit und Gas und Durchführung durch eine die Vermischungskammer abschließende Drossel,
– Entspannung des Flüssigkeits-Gas-Gemischs hinter der Drossel in einer Düsenkammer,
– Eindüsung des Flüssigkeits-Gas-Gemischs in einen Raum,
wobei der Druck der zugeführten Flüssigkeit und/oder der Druck des zugeführten Gases so eingestellt wird, dass eine periodisch alternierende Eindüsung erfolgt.

Description:

Die Erfindung betrifft ein Fluidleitungssystem zur Durchführung von Fluiden insbesondere zu Sprühdüsen oder zur Einbringung von Fluiden mittels Sprühdüsen innerhalb heißer oder kalter Räume.

Bei jeder Einbringung von Medien in einen Raum, z. B. Eindüsung durch eine Düse, muss dieses Medium zum Ort der Einbringung, z. B. zur Düse, geführt werden. Die Zuführung direkt von außen ist dabei die einfachste Möglichkeit, steht jedoch für viele Düsenanordnungen nicht zur Verfügung oder ist mit Nachteilen verbunden.

Beispielsweise wäre es vorteilhaft, das Medium zu einer beweglichen Düse durch ein Rohr, welches innerhalb des Raumes verläuft, zu der Düse zu führen. Diese Führung durch den Raum ist jedoch dann besonders problematisch, wenn in diesem Raum, bezogen auf die Schmelz- bzw. Siedetemperatur, zumindest eines der Medien eine sehr hohe oder sehr niedrige Temperatur besitzt.

Bei einer anderen Anwendung, die im Patent DE 4315385 A1 beschrieben wird, wird zur selektiven nichtkatalytischen Reduktion von Stickoxiden in den heißen Rauchgasstrom mit Hilfe von Zweistoffdüsen ein flüssiges stickstoffhaltiges Reduktionsmittel eingedüst. Die Eindüsung erfolgt bei dem beschriebenen Verfahren im pulsierenden Betrieb mit einer Frequenz von 5 bis 70 Hz, vorzugsweise 10 bis 20 Hz. Diese Betriebsweise hat zur Folge, dass an jeder Zweistoffdüse im Wechseltakt ein Sprühkegel mit relativ groben Tropfen großer Reichweite und ein Sprühkegel mit relativ feinen Tropfen kleiner Reichweite erzeugt wird. Diese Düsen sind in der Kesselwand installiert. Der Aufwand zum Schutz der Düse ist vergleichsweise gering. Diese pulsierende Eindüsung dient einer möglichst homogenen Verteilung des eingedüsten Mittels im Hinblick auf den Abstand zur Düse.

Möchte man, z. B. wegen einer angestrebten homogenen Verteilung bei großen Kesselabmessungen, die Düsen nicht direkt in der Kesselwand positionieren, sondern in einer weiter innerhalb gelegenen Position, stößt man auf die oben beschriebenen Probleme für die Zuleitung.

Zudem kann es bei der Zuleitung zu den Düsen zu einer Verschlechterung der oben erwähnten Homogenität kommen.

Diese Probleme stellen einen großen Nachteil des Standes der Technik dar.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein Fluidleitungssystem zur Verfügung zu stellen, mittels dessen ein Benutzer in der Lage ist, eine einfache Leitung eines Mediums zu einer Düse in einen Raum unabhängig von deren Position auch bei widrigen Temperaturbedingungen bzw. um eine homogene Eindüsung vorzunehmen.

Diese Aufgabe wird durch ein Fluidleitungssystem gemäß den Ansprüchen gelöst.

Das erfindungsgemäße Fluidleitungssystem umfasst mindestens eine Zuleitung für ein flüssiges Fluid (Flüssigkeitszuleitung), mindestens eine Zuleitung für ein gasförmiges Fluid (Gaszuleitung) und mindestens zwei langgezogene Fluidleiter, insbesondere aus der Gruppe Rohre und Schläuche, von denen zumindest ein Fluidleiter (äußerer Fluidleiter) einen anderen Fluidleiter (inneren Fluidleiter) komplett umschließt, und wobei die Flüssigkeitszuleitung mit dem äußeren Fluidleiter verbunden ist, so dass zwischen innerem und äußerem Fluidleiter ein flüssiges Fluid fließen kann und die Gaszuleitung mit dem inneren Fluidleiter verbunden ist, so dass im inneren Fluidleiter ein gasförmiges Fluid fließen kann.

Die Fluide sind dem Fachmann bekannt und werden je nach dem zu erzielenden Resultat gewählt. Gemäß der Erfindung muss eines der Fluide eine Flüssigkeit sein und eines der Fluide ein Gas. Weiter kann das Fluidleitungssystem weitere Fluidleitungen zur Leitung eines flüssigen oder gasförmigen Fluids umfassen.

Geeignete Flüssigkeitszuleitungen und Gaszuleitungen sind dem Fachmann bekannt. Aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften der beiden Fluidarten sind Zuleitungen für Flüssigkeiten klar von Zuleitungen für Gase unterscheidbar. Bevorzugt ist die Gaszuleitung zur Zuleitung von Gasen mit einem Druck > 2 bar, insbesondere > 4 bar ausgelegt. Der Druck übersteigt jedoch bevorzugt nicht 10 bar. Beispielsweise verbessert ein Druck von > 2,3 bar die Homogenität der Eindüsung merklich. Das pro Zeiteinheit durchgeführte Gasvolumen liegt bevorzugt zwischen 500 l/h und 5000 l/h pro Quadratzentimeter Querschnittsfläche des Gasleiters. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Flüssigkeitszuleitung eine Flüssigkeitspumpe und/oder die Gaszuleitung eine Gaspumpe und insbesondere eine oder beide der Zuleitungen auch eine Steuerung oder Regelung für die jeweilige Pumpe. Dies hat den Vorteil, dass das System in der Lage ist, den Zufluss der Flüssigkeit bzw. des Gases zu steuern oder zu regeln. Gemäß einer weiteren, mit der vorangehenden gut kombinierbaren Ausführungsform umfasst die Flüssigkeitszuführung ein Flüssigkeitsreservoir und/oder die Gaszuführung ein Gasreservoir. Auch wenn die Fluide in der Regel nicht Teil der Erfindung sind, sind sie doch für eine optimale Funktion während des Betriebs unerlässlich und fließen durch die Leitungen. Selbstverständlich befinden sich die Zuleitungen an demjenigen Ende der Fluidleitungen, welches bestimmungsgemäß dem Anschluss an eine Düse gegenüberliegt.

Die Fluidleiter umfassen insbesondere Rohre und/oder Schläuche. Bevorzugt hat ein Fluidleiter einen drei- oder mehreckigen oder einen runden Querschnitt.

Bevorzugte Materialien für die Wandungen der Fluidleiter sind Metall, Glas- oder Kohlefasern und/oder Kunststoff. Bevorzugt ist die Wärmeleitfähigkeit der Wandung des äußeren Fluidleiters größer als die Wärmeleitfähigkeit der Wandung des inneren Fluidleiters. Eine bevorzugte Wärmeleitfähigkeit der Wandung des äußeren Fluidleiters ist größer als 8 W/(m·K), insbesondere > 20 W/(m·K) oder gar > 50 W/(m·K). Dies hat den Vorteil, dass die außen fließende Flüssigkeit zur Kühlung oder Erwärmung der Wandung dienen kann und ggf. das Gas im Inneren erwärmt werden kann und damit sein Druck steigt. Eine bevorzugte Wärmeleitfähigkeit der Wandung des inneren Fluidleiters ist kleiner als 8 W/(m·K), insbesondere < 1 W/(m·K) oder gar < 0,2 W/(m·K). Dies hat beispielsweise den Vorteil, dass das im Inneren fließende Gas von den außen herrschenden Temperaturen etwas abgeschirmt wird.

Die Fluidleiter des Fluidleitungssystems sind bevorzugt flexibel gestaltet. Eine bevorzugte äußere Form (insbesondere die Wandung des äußeren Fluidleiters) ist die eines Wellrohres oder Wellschlauches. Dies hat den Vorteil, dass auch bewegliche Düsensysteme optimal versorgt werden können.

Bevorzugt ist der Fluidleiter länger als 5 m, insbesondere länger als 10 m oder gar 20 m oder länger. Der Innendurchmesser des äußeren Fluidleiters ist bevorzugt kleiner als 10 cm, insbesondere kleiner als 5 cm oder gar kleiner als 2 cm (bei alternierenden Querschnittsformen ist jeweils der kleinste Innendurchmesser gemeint). Der Innendurchmesser des inneren Fluidleiters ist insbesondere kleiner als 90%, bevorzugt kleiner als 60% oder gar < 40% des Innendurchmessers des äußeren Fluidleiters.

Erfindungsgemäß umschließt ein äußerer Fluidleiter einen inneren Fluidleiter komplett. Bevorzugt berühren sich dabei die Wandungen der beiden Fluidleiter (abgesehen von optionalen Abstandhaltern) über die gesamte Länge der Fluidleiter nicht. Die beiden Fluidleiter verlaufen bevorzugt koaxial zueinander.

Der erfindungsgemäße Effekt, dass zwischen innerem und äußerem Fluidleiter eine Flüssigkeit fließen kann und im inneren Fluidleiter ein Gas fließen kann, hat den Vorteil, dass der im Vergleich zum Gas höhere Wärmekoeffizient der Flüssigkeit ausgenutzt wird, die Wirkung der Temperaturwidrigkeiten (Hitze oder Kälte) in dem Raum auf das Fluidleitungssystem abzuschwächen, insbesondere auf dessen äußere Wandung. Insbesondere bei der Leitung durch einen heißen Raum (Raumtemperatur > 150°C oder gar > 800°C) kann so trotz der Führung der Fluidleiter durch den Raum noch eine gute Führung und später eine Eindüsung erreicht werden. Bei einer Führung durch einen kalten Raum kommt noch hinzu, dass die durch die Druckerhöhung des Gases erhöhte Temperatur von innen die Flüssigkeit erwärmt und somit zu dem Temperieren der äußeren Wandung auch ein Einfrieren der Flüssigkeit verhindert und gleichzeitig das Gas abgekühlt wird, so dass beim späteren Eindüsen eine optimale Temperierung des eingedüsten Fluidgemischs erreicht werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Fluidleitungssystem noch mindestens einen weiteren Fluidleiter. Ein weiterer Fluidleiter kann im Inneren des inneren Fluidleiters verlaufen, zwischen innerem und äußeren Fluidleiter, oder in/an der Wandung eines der anderen Fluidleiter. Er kann auch den inneren Fluidleiter umschließen. Dies hat den Vorteil, dass ein Fluid zum Kühlen oder Heizen durch diesen mindestens einen Fluidleiter geleitet werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind mindestens zwei der Fluidleiter fluiddicht voneinander getrennt. Es kann jedoch auch von Vorteil sein, wenn eines der Fluide die Trennung durchdringen kann, etwa ein Gas.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Fluidleitungssystem mindestens einen Temperatursensor, wobei bevorzugt mindestens ein Temperatursensor am Fluidaustritt angeordnet ist. Ein Temperatursensor ist bevorzugt am Fluideintritt angeordnet, insbesondere wann die Temperatur der Fluide am Eintritt nicht bekannt ist. Auch wenn es im Grunde genügt, die Temperatur der Flüssigkeit zu kennen, ist es bevorzugt, auch die Temperatur mindestens eines weiteren Fluids (z. B. des Gases) zu messen. Bevorzugt umfasst das Fluidleitungssystem des Weiteren eine Regelung der Temperatur, des Drucks oder der Fließgeschwindigkeit der Fluide. Damit kann der Fluidfluss in Abhängigkeit zur Temperatur geregelt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Fluidleitungssystem an dem bestimmungsgemäß einer Düse zugewandten Ende eine Vermischungskammer zur Vermischung der Flüssigkeit und des Gases und insbesondere auch einen Druckreduzierer (Drossel). Diese Ausführungsform ist besonders für Düsen bevorzugt, die eine einzige Düsenöffnung aufweisen oder zumindest die Flüssigkeit und das Gas in vermischtem Zustand eindüsen.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfasst das Fluidleitungssystem an dem bestimmungsgemäß einer Düse zugewandten Ende eine Kammer zur Vertauschung der Führung des im inneren Fluidleiter geführten Gases mit der zwischen dem äußeren Fluidleiter und inneren Fluidleiter geführten Flüssigkeit. Dies ist besonders bei der Eindüsung mittels Düsen bevorzugt, bei denen die Flüssigkeit durch ein zentrales Rohr geführt wird, welches von einem zweiten Rohr umgeben wird, in dem gasförmiges Zerstäubungsmittel geführt wird, von dem die Flüssigkeit beim Austritt zerstäubt wird.

Der Erfinder hat erkannt, dass eine zufriedenstellende Führung von Flüssigkeit und Gas zu einer Düse auf andere Arten als die durch die Erfindung vorgegebene nicht oder ggf. nur unter Inkaufnahme von Nachteilen zu erreichen ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das System am gegenüberliegenden Ende der Zuleitungen ein Düsensystem, umfassend mindestens eine Düse, insbesondere eine Einstoff- oder Zweistoffdüse. Bevorzugt wird insbesondere eine Düse, wie sie in dieser Anmeldung beschrieben ist.

Gemäß einer besonderen, eine Düse enthaltenden Ausführungsform umfasst diese nicht unbedingt das oben genannte Fluidleitungssystem (obwohl dieses sehr vorteilhaft ist), sondern lediglich eine beliebige Fluidzuleitung, eine Drossel, einen der Drossel in Strömungsrichtung nachfolgenden Raum zur Entspannung und die abschließende Düsenöffnung.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das mit einer Düse versehene Fluidleitungssystem zwischen den Fluidleitern und dem Düsensystem eine Drossel (Druckminderer). Dies führt dazu, dass die Fluide sich hinter der Drossel noch vor Austritt aus der Düsenöffnung das erste Mal entspannen können. Dies verbessert die Homogenität der Eindüsung. Der Durchmesser dieser Drossel ist in der Regel von dem Durchmesser der Fluidleitungen und dem Fluiddruck abhängig. Gute Ergebnisse wurden mit Drosseln erreicht, deren Durchfluss einen Durchmesser hatte, welcher ungefähr dem Durchmesser des inneren Fluidleiters entsprach. Bevorzugt liegt der Durchmesser des Durchflusses der Drossel somit zwischen 50% und 150% des Durchmessers des inneren Fluidleiters. Bevorzugte Drosseldurchmesser liegen in der Praxis zwischen 0,5 und 1,5 cm. Bevorzugt ist die Drossel einer Vermischungskammer, in der sich die Flüssigkeit mit dem Gas vermischt, nachgeschaltet. Bei einer vorherigen Vermischung der beiden Fluide müssen diese selbstverständlich beide gemeinsam durch den Drosseldurchfluss fliegen.

Bei der Eindüsung mittels einer bevorzugten Düse wird ein unter Druck stehendes Medium durch eine Düse umfassend einen Düsenraum und eine Austrittsöffnung oder eine Gruppe von Austrittsöffnungen für alle eingedüsten Fluide in den Raum eingedüst. Dies kann beispielsweise auch dadurch erreicht werden, dass die Flüssigkeit mit dem unter Druck stehenden Gas vermischt der Düse zugeleitet wird. Bevorzugt wird diese Vermischung dadurch erreicht, dass vor der Düse eine Drossel (Druckminderer) angeordnet ist, das System dazu ausgelegt ist, dass sich die Flüssigkeit und das Gas vor der Drossel vermischen und danach gemeinsam in der Drossel entspannt werden. Die nächste Entspannung tritt danach im Austrittspalt der Düse auf und führt insbesondere zu einem Pulsationseffekt.

Bevorzugte Flüssigkeitsdurchflüsse sind 200–600 l/h pro Quadratzentimeter Querschnittsfläche des Fließbereichs des Flüssigkeitsleiters.

Bevorzugte Düsenöffnungen liegen zwischen 0,1 mm und 2 mm, insbesondere zwischen 0,4 mm und 1 mm. Bei Spaltdüsen entsprechen diese Maße die Spaltbreite.

Bei der Eindüsung mittels einer weiteren bevorzugten Düse wird ein unter Druck stehendes Medium (Treibmittel) verwendet, um ein zweites Medium beim Austritt aus einer Öffnung zu zerstäuben und auf diese Weise in den Raum einzudüsen. In der oben genannten DE 4315385 A1 strömt in einem zentralen Rohr in der Düse eine Flüssigkeit zu deren Düsenöffnung und wird durch ein konzentrisch darum strömendes Gas zerstäubt und so in den Raum eingebracht.

Ein bevorzugtes Eindüsungsverfahren mit einer oben beschriebenen Vorrichtung mit einer bevorzugten Düse umfasst die Schritte:

  • – Zuführung einer Flüssigkeit getrennt von einem Gas unter einem einstellbaren Druck in eine Vermischungskammer,
  • – Vermischung von Flüssigkeit und Gas und Durchführung durch eine die Vermischungskammer abschließende Drossel,
  • – Entspannung des Flüssigkeits-Gas-Gemischs hinter der Drossel in einer Düsenkammer,
  • – Eindüsung des Flüssigkeits-Gas-Gemischs,
wobei der Druck der zugeführten Flüssigkeit und/oder der Druck des zugeführten Gases so eingestellt wird, dass eine periodisch alternierende Eindüsung erfolgt.

Diese Einstellung kann beispielsweise sehr einfach vorgenommen werden, in dem Gasdruck oder Flüssigkeitsdruck ausgehend vom Wert 0 so lange erhöht wird, bis eine pulsierende Eindüsung zu erkennen ist. Durch leichte Änderungen des Drucks, z. B. um 0,1 bar, ist eine Änderung der Pulsation erreichbar.

Zudem ist bevorzugt, dass bei einer Erhöhung der Fluidmenge gleichzeitig auch die Gasmenge erhöht wird, um die Pulsation zu optimieren. Es ist auch bevorzugt, bei Erreichen einer periodisch alternierenden Eindüsung im letzten Schritt des oben genannten Verfahrens den Gasdruck weiter zu erhöhen, zu messen, ob sich eine Verbesserung der Eindüsung einstellt. Es ist ebenfalls bevorzugt, bei einer Steigerung des Drucks die Drosselöffnung zu verkleinern und zu messen, ob sich eine Verbesserung der Eindüsung einstellt. Es ist ebenfalls bevorzugt, die Düsenöffnung zu verkleinern und zu messen, ob sich eine Verbesserung der Eindüsung einstellt. Die Düsenöffnung wirkt sich bei sonst gleichen Bedingungen insbesondere auf die Austrittsgeschwindigkeit und die Tropfengröße aus. Es ist ebenfalls bevorzugt, den Abstand der Drossel zur Düsenöffnung die Düsenöffnung zu verändern, um die Frequenz der Pulsation einzustellen. Eine Verringerung des Abstandes erhöht dabei insbesondere die Frequenz. Bei einer Verbesserung der Eindüsung kann diese in der verbesserten Form beibehalten werden oder durch die oben genannten Möglichkeiten weiter verbessert werden, z. B. durch eine Variation der oben genannten Größen solange, bis keine Verbesserung mehr auftritt.

Beispiele für bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Abbildungen dargestellt.

1 zeigt schematisch ein bevorzugtes Fluidleitungssystem.

2 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform mit Düse.

3 zeigt beispielhaft die Verteilung des eingedüsten Fluids.

1 zeigt schematisch ein bevorzugtes Fluidleitungssystem. Dieses Fluidleitungssystem umfasst eine Flüssigkeitsleitung 1 (bei der mittels einer schräger Schnittandeutung eine langgezogene Bauform vermittelt werden soll), eine Gasleitung 2, welche von der Flüssigkeitsleitung 1 umfasst wird (siehe Querschnittbild über dem mittleren Pfeil). Die Flüssigkeitsleitung ist als Wellrohr ausgeführt, was jedoch lediglich eine bevorzugte Ausführungsform darstellt. Die Flüssigkeit wird durch einen Flüssigkeitszufluss 3 in das Fluidleitungssystem eingeleitet und das Gas in das Zentrale Rohr durch einen Gaszufluss 4 (Pfeile links) geführt. An der rechten Seite des Fluidleitungssystems ist eine optionale Vermischungskammer 5 eingezeichnet, in der sich die Flüssigkeit mit dem Gas vermischen kann. An die Vermischungskammer schließt sich ein optionaler Druckreduzierer 6 an, durch den hier das Flüssigkeits-Gasgemisch austreten kann (rechter Pfeil).

2 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform mit Düse. Auch diese Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Fluidleitungssystem mit der Flüssigkeitsleitung 1 (bei der mittels einer schräger Schnittandeutung eine langgezogene Bauform vermittelt werden soll), der Gasleitung 2, dem Flüssigkeitszufluss 3 und dem Gaszufluss 4. In einer Vermischungskammer 5 vermischen sich Flüssigkeit und Gas und treten durch einen Druckreduzierer 6 in einen Düsenraum 7 ein. Dadurch entspannt sich das Gas ein wenig. Durch die Düse 8 tritt das Gemisch schließlich aus, wie es mit den gestrichelten Bahnen angedeutet wird. Dabei können periodisch diskrete Entfernungsintervalle beregnet werden oder ein breites Entfernungsintervall.

3 zeigt beispielhaft die Verteilung des eingedüsten Fluids durch eine Anordnung nach 2 in Form von 3 Kurven A, B und C. Diese Verteilung kann auch als ”Regendichte” bezeichnet werden. Das Schaubild stellt auf der X-Achse den Abstand zum Austrittsort des Fluidgemischs dar, also dem Ort, an dem das Fluid die Düse verlässt, und auf der Y-Achse die Menge an Fluid, die bei einem ungestörten Flug einen bestimmten Bodenbereich erreichen würde (siehe dazu auch die verschiedenen Beregnungspositionen der gestrichelten Flugbahnen in 2). Da die absoluten Verläufe der Kurven von mehreren Faktoren abhängen, z. B. der Position der Düse über dem Boden, des Flüssigkeitsdrucks, des Gasdrucks oder dem Drosseldurchmesser, sind in dem Schaubild lediglich die qualitativen Verläufe bei unterschiedlichem Gasdruck und/oder unterschiedlichem Flüssigkeitsdruck dargestellt. Die übrigen Parameter werden als konstant angenommen. Bei der Kurve A herrscht der geringste Druck, bei Kurve C der höchste und bei Kurve B ein Druck zwischen denen der Kurven A und C. Man sieht, dass mit steigendem Druck eine Abflachung der Kurve auftritt, was einer homogeneren Eindüsung über den Abstand betrachtet entspricht. Ab einem bestimmten Druck (nicht dargestellt) nimmt die Homogenität wieder ab, da bei der Eindüsung chaotische Prozesse stattfinden. Die Verteilung dazu hängt sehr stark von der Art der chaotischen Prozesse ab, so dass eine Darstellung unpraktikabel ist.

In einem Beispiel zur Praxis wird Druckluft gemeinsam mit einer Reaktionsflüssigkeit in einem 20 m langem Wellschlauch, in dem ein weiterer Schlauch mit einem Durchmesser von 8 mm koaxial verläuft, zu einer Düse geführt.

In dem zentralen Schlauch wird die Druckluft geführt, und in dem Wellschlauch, außerhalb des zentralen Schlauches, die Reaktionsflüssigkeit. Vor einer Drossel vermischt sich die Flüssigkeit mit der Druckluft und wird gemeinsam nach der Drossel entspannt. Die nächste Entspannung tritt im Austrittspalt der nachgeschalteten Düse auf und führt bei korrekter Einstellung des Drucks sogar zu einem automatisch entstehenden Pulsationseffekt. Praktikable Mengen für die Flüssigkeit und die Druckluft sind für diesen Aufbau 0–3200 Liter/h bei 5 bar für die Druckluft und 500–1200 l/h für die Flüssigkeit. Der Spalt der Düse beträgt z. B. 0,1–1 mm und der Drosseldurchmesser liegt zwischen 0,5 und 1,5 cm.

Mit wenig regeltechnischem Aufwand wird mit dieser Anordnung eine ausreichend gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit erreicht. Mit höherer Luftmenge wird die Verteilung homogener. Die Wurfweite wird durch die Luftzugabe erhöht.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • DE 4315385 A1 [0004, 0031]