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Zerstäubungsbrenner für flüssige Brennstoffe.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Zerstäubungsbrenner für flüssige Brennstoffe und kennzeichnet sich durch eine feststehende Luftdüse oder ein Luftzuleitungsrohr, in dessen Inneren eine Reihe konzentrischer Düsenstutzen umlaufen, welche einen Unterdruckverstärker bilden. Diese an einem sich drehenden Rohr befestigten Düsen haben als Drehachse ein festes Rohr, welches ständig mit einem Flüssigkeits-bzw. dem Brennstoffbehälter in Verbindung steht, in dem der Brennstoff auf gleichbleibender etwas unterhalb der Drehachse liegender Spiegelhöhe gehalten wird.
Zufolge dieser Brennerausbildung reisst die Luft, welche durch das feststehende Zulaufrohr und die sich drehenden Düsenteile streicht, eine Brennstoffmenge mit, die ihr ständig proportional bleibt.
Ausserdem verstärkt sich das durch die Luftdurchströmung verursachte Mitreissen des Brennstoffs noch durch die mittels der sich drehenden Düsen erzeugte Fliehkraftwirkung, so dass für alle Betriebszustände, bzw. Belastungen des Brenners eine äusserst vollkommene Zerstäubung erzielt wird.
Eine beispielsweise Ausführungsform eines erfindungsgemässen Brenners mit dreifacher Düsenwirkung stellt die Zeichnung dar, wobei übrigens die Zahl der sich drehenden Düsenkörper beliebig gewählt werden kann.
Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt durch den Zerstäuber, der an der Eintrittsstelle des Brenners angeordnet ist. Fig. 2 ist ein Querschnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1 mit einem Einzelteil der Vorrichtung und Fig. 3 ein Axialschnitt durch eine lotrechte Ebene des eigentlichen Brennermauls in kleinerem Massstab.
An der Eintrittsstelle des eigentlichen Brennerkörpers a sind eine Anzahl sich drehender Düsenkörper C angeordnet, die mit einem umlaufenden Rohr d in Verbindung stehen. Diese Teile sind derart angeordnet, dass das Ende diesese Rohres d im Hals der ersten Düse mündet, wogegen das Ende des ersten Düsenrohres in den Hals der zweiten Düse hineinragt und so fort, wobei das Ende der letzten Düse dem Ausströmende des festen Luftzuführungsrohres b entspricht. Diese Gesamtanordnung (die Düsen und sich drehenden Rohre) wird mittels einer Scheibe e und eines Riemens f oder in beliebiger anderer Weise in Umdrehung gesetzt. Durch das Innere des sich drehenden Rohres verläuft das Brennstoffzuführungsrohr g, dessen Austrittsöffnung durch eine Spitze h geregelt werden kann.
Der Brennstoff gelangt aus einem nach aussen hin offenen Behälter i mit gleichbleibendem Brennstoffspiegel in das Zuführungsrohr g.
Die Luft strömt der Austrittsmündung durch einen Ringkanal j zu, der mit Leitschaufeln k versehen sein kann, die den Luftfäden eine Richtung parallel zur Achse erteilen.
Bei dieser Ausbildung steht der Endquerschnitt des sich drehenden Rohres d unter dem Einfluss des am Hals der ersten Düse herrschenden Unterdruckes. Im andern Ende dieses Rohres herrscht Atmosphärendruck.
Hieraus ergibt sich ein Ausfluss des Brennstoffes, dessen Menge eine Funktion des Unterdruckes ist. Nun ist anderseits der Unterdruck im Düsenhals selbst eine Funktion der durchströmenden Luftmenge.
Da die Gesetze, welche die Durchströmmengen in Beziehung zu den Drücken setzen, für die beiden Strömungsmittel, u. zw. Luft und Brennstoff, die gleichen sind, kann durch die Rechnung erwiesen werden, dass, wenn der Flüssigkeitsspiegel ständig mit der Achse zusammenfällt, das Verhältnis von Brennstoffmenge zur. Luftmenge stets genau konstant bleibt. In der praktischen Ausführung wird man
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zweckmässig einige Millimeter Abstand zwischen dem Brennstoffspiegel und der Achse vorsehen, um eine Siphonwirkung beim Ausserbetriebsetzen zu vermeiden. Hiedurch wird jedoch das Verhältnis der Brennstoff-zur Luftmenge höchstens unmerklich beeinflusst.
Man hat somit die sich von selbst aufrechterhaltende Proportionalität der Luftmenge zur Brennstoffmenge zwischen den beiden Grenzwerten erreicht, die man für den Betrieb des Brenners festgesetzt hat.
Um eine richtige Zerstäubung ausschliesslich durch die Wirkung der durchströmenden Luft zu erzielen, muss die Geschwindigkeit dieser Luft im Hals der ersten Düse in dem Zustand der kleinsten Beanspruchung des Brenners bereits hinreichend gross sein. Dies hätte zur Folge, dass in dem Zustand der höchsten Beanspruchung des Brenners ein sehr hoher Druck benötigt wird, da bekanntlich der Druck quadratisch mit der Durchströmmenge wächst.
Die sich drehende Düsenanordnung gemäss der Erfindung dient zur Behebung dieses schweren Übelstandes, welcher zu starken Geräuschen und zur Energievergeudung Anlass gibt. Die erfindungsgemäss umlaufende Vorrichtung erreicht eine gute Zerstäubung auch bei schwacher Belastung des Brenners, da bereits eine geringe Luftgeschwindigkeit ausreicht, um die zerstäubte Flüssigkeit dem eigentlichen Brenner zuzuführen.
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Winkelgeschwindigkeit, denn die ständig grösser werdende Brennstoffmasse gleitet dann mehr und mehr in dem umlaufenden Rohr. Hieraus ergibt sich kleinere Eigengeschwindigkeit des flüssigen Brennstoffs und eine ständig weniger wirksam werdende Zerstäubungswirkung.
Somit machen die umlaufenden
Düsen ausschliesslich, oder jedenfalls in überwiegendem Masse, ihre günstige Wirkung bei geringen Durch- strömmengen geltend, wogegen sich ihre Wirkung mit steigender Durchströmmenge verringert.
. Was nun die Wirkung der Luft an sich betrifft, so folgt die Zerstäubung einem umgekehrten
Gesetz, denn sie ist um so vollständiger, je grösser die durchströmende Luftmenge wird.
Das Zusammenwirken und Übereinanderlagern dieser beiden sich in entgegengesetztem Sinne geltend machenden Erscheinungen ergibt nun insgesamt eine konstante Wirkung, d. h. eine äusserst vollkommene Zerstäubung bei allen Belastungszuständen des Brenners, ohne dass hiefür ein hoher Luft- druck erforderlich ist.
Es sei auch bemerkt, dass die umlaufenden Düsen selbst bei starken Brennerbelastungen stets sehr zweckmässig sind, denn wenn sie auch nicht mehr unmittelbar zerstäuben, so begünstigen sie doch die Arbeit der Luft, indem sie den flüssigen Brennstoff richtig über die Halsöffnungen der verschiedenen
Düsen verteilt. Da sich der flüssige Brennstoff bei allen Belastungen in Form eines dünnen, senkrecht zur Luftrichtung stehenden Schleiers ausbildet, so ist letztere ausserdem, um hindurchströmen zu können, gezwungen, nacheinander diese einzelnen Schleier zu durchdringen. Hieraus folgt, dass ein äusserst homogenes Gemisch gebildet wird.
Die Gemischdosierung wird ein für allemal durch die Nadelspitze h erzielt. Die Vorrichtung ermöglicht somit, durch ein einziges Stellmittel, z. B. die Drossel 1 oder eine beliebige andere derartige
Vorrichtung, die Leistung des Brenners zu ändern, wobei das Verhältnis von Brennstoff zu Luft stets gleich bleibt. Durch dieses Mittel werden auch die sonst verwendeten haarfeinen Öffnungen unnötig.
Um die von der Verbrennung herrührenden Geräusche zu vermeiden und um zugleich diese Ver- brennung bei geringen Brennerbelastungen günstiger zu gestalten, ist der eigentliche Brennerkörper a (Fig. 1 und 3) in seinem oberen Teil bei m weit ausgeschnitten. kHiedurch bekommt der Brenner die
Form eines Löffels, wodurch auch die akustische Wirkung vermindert bzw. vermieden wird, die da- durch entsteht, dass die Verbrennung im Innern eines nur an seinem Ende offenen Rohres stattfindet.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass sich nun die Flamme bei kleinen Brennerbelastungen ausbreiten kann, wodurch sich ihre Strahlungswirkung kräftiger geltend machen kann. PATENT-ANSPRÜCHE :
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konzentrischer, den Brennerkörper bildender, stufenförmig angeordneter umlaufender Düsenrohre, welche den Brennstoff ansaugen und ihn in mehrere, senkrecht zur Richtung der durch ein festes Rohr zuströmenden Luft liegende Schleiersehichten unterteilen, wobei der Flüssigkeitsspiegel des anzusaugenden Brennstoffs etwas unterhalb der Achse der umlaufenden Rohre liegt, wodurch insgesamt die Brennstoffabgabe stets proportional der Luftgeschwindigkeit bleibt und die von dem durchfliessenden Luftstrom erzeugte Zerstäubung bei allen Brennerbelastungen die durch die umlaufende Rohranordnung erzielte Zerstäubung ergänzt.