JPH07108151A - 蒸気噴射混合装置 - Google Patents

蒸気噴射混合装置

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JPH07108151A JP4028254A JP2825492A JPH07108151A JP H07108151 A JPH07108151 A JP H07108151A JP 4028254 A JP4028254 A JP 4028254A JP 2825492 A JP2825492 A JP 2825492A JP H07108151 A JPH07108151 A JP H07108151A
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    • B01F25/42Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/43Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
    • B01F25/431Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 流体へ蒸気を導入するための調整噴射装置を
提供する。 【構成】 混合噴射装置20は、入口22と出口26と
を有する円筒形状の導管21からなる。円筒形状導管2
1の壁を通過する管状導管24は実質的にL形状で形成
され、L区域27は円筒形状導管21の壁を通過し、第
2のL区域28は円筒形状導管21内にあり、その長手
軸は円筒形状導管21の長手軸37に実質的に一致す
る。材料混合装置32は導管21の形状であり、複数の
オリフィスを備え、それを通過する流体流へ回転角速度
を誘起する混合要素を収容する。材料混合装置32はプ
ラグ手段30を有し、これはスプリング33によって抵
抗される管状導管24の蒸気圧に応答して材料混合装置
32の内壁に沿って摺動する寸法を有する。蒸気は出口
29に出て行き、プラグ手段30を越え、その回りを通
過し、材料混合装置32内を通過する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は例えば水の流体蒸気へ蒸
気を噴射混合するための装置を扱う。
【0002】
【従来の技術】液体を加熱するための極めて効率的な技
術は加熱されるべき液体に蒸気を直接、噴射しなければ
ならないことが長く認められていた。蒸気が液体へ直
接、噴射される時、液体へ直接的に吸収される蒸気にお
いて、ほとんど100%のBTUを実現することができ
る。例えば、熱交換器によって間接的に加熱することと
は異なり、未使用の熱をかなり保持する凝縮物はない。
この高い熱転移性によって、蒸気の直接噴射は多量のエ
ネルギーコストを節約することができる。
【0003】直接蒸気噴射装置は熱交換器及び相応する
間接加熱装置と比較した時、同様に他の利点を提供す
る。直接蒸気噴射装置は数華氏度で非常に正確な温度制
御を提供することができ、湯あかの堆積が問題とならな
いという点で効率的である。この種の装置もまた相応す
る熱交換装置より簡易になる傾向にある。
【0004】基本的な4個の型式の直接蒸気噴射装置、
すなわち散布器、混合T字管、ベンチュリ及び調整噴射
装置がある。散布器はそれが一般的に通気貯蔵タンクに
て蒸気を排出するわずか穿孔パイプだけから構成され
る。しかしながら、これらの装置はそれらの利点がない
わけではない。例えば、それらは蒸気/水装置に観察さ
れるハンマー効果を防止するために設定した一定の流速
度で操作されねばならない。これは、平衡またはその付
近の蒸気及び水圧力での操作結果である。
【0005】混合T字管は共通導管を結合する蒸気及び
水のラインだけからなる。別個のラインが各流体に使用
されるので、主要装備は高価で、据え付けるのに不都合
になる傾向がある。
【0006】ベンチュリ装置は概して、前述の装置より
受け入れられるが、一定の、蒸気圧と、入口水圧と、流
出要求との条件の下で操作されねばならない。それらが
操作されないならば、蒸気及び入口水圧が平衡状態に近
付くにつれて、ハンマー効果は再び観察され得る。さら
に、これらの変数の変化は結果として望まれないかもし
れない出口温度の変動を生ずる。
【0007】先の試みでは液体流へ直接蒸気を噴射する
スタティクミキサーが採用されている。しかしながら、
他の先行技術の方法では、結果は不規則であることがわ
かり、制御問題の不安定さ及び欠如が明らかになった。
【0008】先行技術の図1は、1982年6月28日
発行のケミカルエンジニアリングに載った記事から複写
された。ピックによって「液体を加熱するために考えら
れた直接蒸気噴射」と表題が付された記事は、可変オリ
フィス噴射装置を示し、蒸気制御を調整する。さらに詳
細には円筒管10は噴射器管2及びピストン5へ蒸気を
噴射する蒸気入口1を有するように示される。ピストン
はスプリング3によって偏倚され、入口1から流入する
蒸気圧に応じて噴射器管2に含まれる穴を遮蔽または自
由にするよう作用する。偏倚はスプリング3によって維
持され、全体的な効果は冷水入口6から入る水が円筒管
10の出口4から流出するにつれて、その水を加熱しな
ければならない。この製品が小さい穴を有するという事
実に照らし、使用される水または液体の量に応じて装置
はせんがされた状態になり得る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、上記先行技術装置で経験されるような欠点がなく、
流体へ蒸気を導入するための調整噴射装置を提供するこ
とにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は例えば水の流体
蒸気へ蒸気を噴射混合するための装置を扱う。この装置
は、実質的に円筒形状の導管を備え、この導管は流体蒸
気を搬送するために長手軸及び実質的に円形の断面を有
する。導管もまた、流体蒸気を受け入れるための入口
と、長手軸に沿って流体蒸気を排出するための出口とを
備える。
【0011】円筒形状導管の長手軸に実質的に近接した
蒸気を排出するための手段が設けられる。蒸気を流体流
に混合するための材料混合装置は導管形状で設けられ
る。材料混合装置は混合要素を有する複数の開口を備
え、その混合要素はその間を通過する流体流へ回転角速
度を誘起する。さらに、材料混合装置はプラグ手段が第
1の位置にある時、蒸気排出手段を実質的に遮蔽する
が、プラグ手段が第2の位置にある時、蒸気排出手段を
遮蔽しないプラグ手段を有することに特徴がある。第1
の位置へプラグ手段を付勢し、第2の位置へくるプラグ
手段の運動に抵抗するための手段もまた設けられる。
【0012】
【実施例】図1は調整噴射装置の技術状態の代表として
前述され、この場合、ピストン制御を採用する。この設
計では散布器、混合T字管及びベンチュリ型装置を越え
るある利点を提供する。ピストン5は圧力の均等化を防
止し、かつ蒸気−水ハンマーを除去する蒸気圧及び水圧
の間の圧力差を維持する。なぜなら、それは自動的に蒸
気圧、入口水圧及び熱湯要求の変化を補償し、適当に取
り付けられる時、装置は変動負荷条件下での幅広い範囲
のターンダウン容量及び正確な温度制御を提供する。し
かしながら、1982年6月28日発行のケミカルエン
ジニアリングから前記引用された記事に示されるよう
に、著者はピストン制御調整装置は可動部分と、非常に
小さい穴とを有し、使用される水または液体の質に応じ
て時々詰まるまたはふさがれ得るということを認めた。
本発明の装置はいかなる重要な欠点がないかような装置
の利点を提供するよう意図される。
【0013】本発明は図2,3,4に図示される。ま
ず、図2を見ると、部分的に断面の装置20として示さ
れる本発明の装置は、入口22と出口26とを有する実
質的に円筒形状の導管21によって描かれる。入口22
は装置20の長手軸37に沿って矢印23の方向へ流
体、例えば水を受け取るよう意図される。
【0014】蒸気を排出する手段は円筒形状導管21の
壁を通過する管状導管24からなる。管状導管24は実
質的にL形状で形成され、L区域27は円筒形状導管2
1の壁を通過し、第2のL区域28は実質的に長手軸を
有する円筒形状導管21内にあり、その長手軸は円筒形
状導管21の長手軸37に実質的に一致する。そのよう
なものとして、蒸気は入口25にて管状導管24へ入
り、材料混合装置32に近接する出口29にて排出され
る。
【0015】材料混合装置32は導管21の形状であ
り、複数のオリフィス35(図4)を備え、それを通過
する流体流へ回転角速度を誘起する混合要素を収容す
る。さらに材料混合装置はプラグ手段30を有すること
に特徴がある。プラグ手段30は第1の位置にある時、
管状導管24をその出口29で実質的に遮蔽するが、プ
ラグ手段30が第2の位置にある時、管状導管を遮蔽し
ないよう形成される。このことは、プラグ手段をこの第
1の位置へ付勢するための手段を採用することによって
成し遂げられる。プラグ手段30並びに下流キャップ3
1は概して円錐形状で示される。プラグ手段30は上流
に面するとがった端部と、下流に面する基部とを有する
よう示され、基部は、好ましくはステンレス鋼スプリン
グ33として図3に示される付勢手段によって抵抗され
る管状導管の蒸気圧に応答して材料混合装置をその内壁
34に沿って摺動する寸法を有する。蒸気圧が閾値より
小さい時、プラグ手段30は少なくとも部分的に管状導
管をその出口29にて入り、管状導管24の蒸気圧が付
勢手段33によって作用される力より強い力を与えるま
でその位置から押し出されない。このことが一旦成し遂
げられれば、蒸気は出口29に出て行き、プラグ手段3
0を越え、その回りを通過し、オリフィス35を通して
混合手段32内を通過する。
【0016】オリフィス35は本出願人の先行米国特許
第3923288号及び第4614440号にほぼ開示
される型式のものであり、それらの開示内容は参照によ
ってこれにより合体される。ここで使用のために熟考さ
れた混合要素は、回転速度をそれを通して通過する流体
へ誘起するよう意図される。実際には各々の混合要素
は、オリフィス35を通過する流体へ同じ回転サインを
誘起または与えることが意図される。
【0017】図3,4及び、米国特許第3923288
号、第4614440号に示されたスタティクミキサー
を使用することから生じる利点はさほど強調することは
できない。混合要素36は全て同じサインであり、互い
に衝突する複数対の回転うずを生じ、液体流への蒸気の
混合を非常に増加する。うずの対37A/37B,37
B/37C,37C/37D,37D/37E,37E
/37F及び37F/37Aは互いに衝突するだけでな
く、隣接しない対、例えば他のものの中で37A/37
D,37B/37E及び37C/37Fもまた衝突点を
設定する。
【0018】これらの衝突点の相互作用はうずがそれら
自体を相互的に破壊させ、結果として出口にて正味回転
力0を生ずる。このことはガス(蒸気)及び液体(水)
の遠心分離の問題を回避し、一方より優れた混合を提供
する。
【0019】上記記載及び添付の特許請求の範囲を検討
すると、本発明を実施する際、初めて先行技術の噴射器
管2を除去し、従って先行装置のプラギング問題を除去
する調整装置を提供することができる。本混合手段は十
分可動流体流と蒸気噴射とを一体にし、その流体流は効
率的に蒸気に含まれるそれらのBTUを流体へ移動す
る。
【0020】前述の内容を鑑みて、開示された実施態様
の改変は、当業者によって発明の精神内にて維持しつつ
なされ得る。そのようなものとして、本発明の範囲は添
付の特許請求の範囲によってのみ限定されるべきであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】先行技術の調整装置の図である。
【図2】本発明の装置の一部破断側部立面図である。
【図3】本発明の装置に用いられた混合要素の詳細を示
す断面図である。
【図4】図3の4−4に沿って取られた本発明の装置の
平面図である。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流体流へ蒸気を噴射混合するための装置
    であって、 a.該流体流を搬送するために長手軸と実質的に円形の
    断面とを有する実質的に円筒形状の導管と、 b.該円筒形状の導管内の前記長手軸に実質的に近接す
    る蒸気を排出するための手段と、 c.混合要素を収容する複数の開口からなる前記導管形
    状であり、前記流体流に前記蒸気を混合するための材料
    混合装置とを備え、 前記混合要素はその間を通過する流体流へ同じサインの
    回転角速度を各々誘起し、 前記導管もまた前記流体流を受け入れるための入口と、
    前記長手軸に沿って前記流体流を排出するための出口と
    を備えており、 前記材料混合装置はさらにプラグ手段を有することに特
    徴があり、該プラグ手段が第1の位置にある時、前記蒸
    気排出手段を実質的に遮蔽するが、前記プラグ手段が第
    2の位置にある時、前記排出手段を遮蔽せず、 さらに前記装置は、 d.前記第1の位置へ前記プラグ手段を付勢し、前記第
    2の位置から来る前記プラグ手段の運動に抵抗するため
    の手段を備えることを特徴とする装置。
  2. 【請求項2】 前記付勢手段はコイルスプリングからな
    る請求項1の装置。
  3. 【請求項3】 蒸気を排出するための前記手段は前記円
    筒形状導管の壁を通過し、蒸気排出手段はその長手軸が
    実質的に前記円筒形状導管の長手軸に一致する時、終端
    する請求項1の装置。
  4. 【請求項4】 前記管状導管は実質的にL形状で形成さ
    れ、1つのL区域は前記円筒形状導管の壁を通過し、第
    2のL区域は全体的に円筒形状導管内にあり、実質的に
    円筒形状導管の長手軸に一致する長手軸を有する請求項
    3の装置。
  5. 【請求項5】 前記管状導管の第2のL区域は前記1つ
    のL区域に接続される上流端と、前記円筒形状導管内の
    蒸気を排出することができる下流端とを有する請求項4
    の装置。
  6. 【請求項6】 前記プラグ手段は少なくとも部分的に除
    去し、前記第2のL区域の前記下流端を実質的に遮蔽す
    るよう形成され、実質的に前記管状導管内に含まれる蒸
    気が前記円筒形状導管に入るのを防止する請求項5の装
    置。
  7. 【請求項7】 前記付勢手段は前記管状導管の蒸気圧が
    十分な限界値へ到達し、前記下流端から離れた前記プラ
    グ手段を押すまで、前記第2のL区域の前記下流端を遮
    蔽するよう前記プラグ手段を付勢するよう形成された請
    求項6の装置。
  8. 【請求項8】 前記プラグ手段は上流に面するとがった
    端部と、下流に面する基部とを有する円錐形状を有し、
    該基部は前記管状導管及び付勢手段内の蒸気圧に応答し
    て前記材料混合装置内を摺動する寸法を有する請求項6
    の装置。
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US07/664,029 US5066137A (en) 1991-03-04 1991-03-04 Steam injection and mixing apparatus
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