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Zerstäuberdüse zur wahlweisen Verbrennung von flüssigen und bzw. oder gasförmigen Brennstoffen
Es sind Zerstäuberdüsen zum Verbrennen von flüssigen Brennstoffen vorgeschlagen worden, welche in konzentrischer Anordnung zwei Ausströmkanäle aufweisen, von denen der eine für den flüssigen, zu zerstäubenden Brennstoff und der andere für ein unter Druck stehendes Gas bestimmt ist, wobei vor der Mündung der Ausströmkanäle ein Umlenkkörper vorgesehen ist, der den Gasstrom einer als Resonator dienenden, in der Wandung zwischen den beiden Ausströmkanälen angebrachten Ringnut zuleitet, durch welche das Druckgas in einen im wesentlichen im Ultraschallbereich liegenden Schwingungszustand versetzt wird, durch den der daneben gesondert ausströmende, flüssige Brennstoff feinst zerstäubt wird.
Es hat sich gezeigt, dass es nicht möglich ist, eine solche Zerstäuberdüse wahlweise auch mit gasförmigem Brennstoff anstatt mit flüssigem Brennstoff oder mit beiden gleichzeitig zu betreiben, was offenbar auf die Kompressionsfähigkeit des gasförmigen Brennstoffes zurückzuführen ist, welche ein geregeltes Austreten aus der engen Mündung des für den flüssigen Brennstoff dienenden Kanals im Bereiche des Schwingungsfeldes verhindert.
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Eine solche Zerstäuberdüse nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass von drei in an sich bekannter Weise voneinander gesonderten und konzentrisch zueinander angeordneten Ausströmkanälen der äusserste Kanal für das brennbare Gas dient und von den beiden inneren Ausströmkanälen einer für den flüssigen Brennstoff und der andere für ein Druckgas dient, wobei vor der Mündung der beiden inneren Ausströmkanäle ein Umlenkkörper vorgesehen ist, der den inneren Druckgasstrom einer als Resonator dienenden, in der Wandung zwischen den beiden inneren Ausströmkanälen angeordneten Ringnut zuleitet, durch welche das Druckgas in einen im wesentlichen im Ultraschallbereich liegenden Schwingungszustand versetzt wird.
Im Falle des Betriebes mit flüssigem Brennstoff allein dient das Schwingungsfeld zur Zerstäubung desselben und zur Mischung des Brennstoffnebels mit der Verbrennungsluft, im Falle des Betriebes mit gasförmigem Brennstoff allein bewirkt das Schallfeld die innige Durchmischung des brennbaren Gases mit der Verbrennungsluft ; im Falle eines gemischten Betriebes treten beide Wirkungen nebeneinander ein.
Zerstäuberdüsen für flüssige Brennstoffe mit drei gesonderten Ausströmkanälen sind bekannt, jedoch dienen diese z. B. zur wahlweisen Zerstäubung des flüssigen Brennstoffes mittels Öldruck oder Dampfdruck bzw. zur Zuführung von primärer und sekundärer Verbrennungsluft zum zerstäubten Brennstoff, und somit nicht für die wahlweise Verbrennung von flüssigen und bzw. oder gasförmigen Brennstoffen.
Nachstehend ist an Hand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch eine Brennerlanze mit Zerstäuberdüse und Fig. 2 die Zerstäuberdüse allein in vergrössertem axialem Schnitt.
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Die als Ganzes mit 1 bezeichnete Brennerlanze besitzt einen mittleren Kanal 2 für die Zufuhr eines Druckgases (Druckluft oder brennbares Gas) und einen äusseren Kanal 3 mit konzentrischem Ringquerschnitt für die Zufuhr des ebenfalls unter Druck stehenden flüssigen Brennstoffes. Das Ganze ist im vorderen Teil unter Bildung eines weiteren konzentrischen Ringkanals 4 ummantelt, der zur Zufuhr des unter Druck stehenden gasförmigen Brennstoffes bestimmt ist. In diesem Kanal 4 sind Drallbleche 5 zurErzielung einerschraubenförmigenStrömungmiteinemSteigungswinkelzwischen20und45
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und ist aussen durch den zylindrischen Mantel 8 und innen durch einen Konus 9 begrenzt.
Aus der die Zerstäuberdüse vergrössert wiedergebenden Fig. 2 sieht man das zentrale Rohr 11 mit dem Kanal 2 für das Druckgas und ein äusseres Rohr 12, durch dessen Abstand vom Rohr 11 der Kanal 3 für den flüssigen Brennstoff gebildet ist. An einem zentrisch angebrachten Stab 13 sitzt vor der Mündung des Kanals 2 ein pilzförmiger Umlenkkörper 14, der das ausströmende Druckgas gegen den als Ringnut 15 ausgebildeten Resonator leitet, wodurch sich nach bekannten physikalischen Gesetzen ein im wesentlichen im Ultraschallbereich liegendes Schwingungsfeld erzeugen lässt. Dieses Schwingungsfeld bewirkt dann die feinste Zerstäubung des unmittelbar daneben aus der verengten Mündung 17 des Kanals 3 austretenden Brennstoffstrahles und anderseits auch die innige Mischung des aus dem Kanal 4 austretenden brennbaren Gases mit der Verbrennungsluft.
Durch entsprechende Wahl des Druckes und der Austrittsgeschwindigkeit des brennbaren Gases sowie des Drallwinkels lässt sich die Lage und Form der Gasflamme weitestgehend beeinflussen. Sie kann dadurch schmäler gehalten oder in eine buschigere Form gebracht werden.
Das zur Erzeugung des Schwingungsfeldes dienende Druckgas kann brennbares Gas sein und gegebenenfalls unter Einschaltung einer Druckreduktionseinrichtung aus einer und derselben Zuleitung oder demselben Druckgasbehälter stammen, vorausgesetzt, dass der Druck für die Bildung des Schwingungsfeldes ausreicht. Man kann hiefür aber auch Druckluft verwenden, die dann als Teil der erforderlichen Verbrennungsluft dient.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Zerstäuberdüse zur wahlweisen Verbrennung von flüssigen und bzw. oder gasförmigen Brennstof-
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ten und konzentrisch zueinander angeordneten Ausströmkanälen der äusserste Kanal (4) für das brennbare Gas und von den beiden inneren Ausströmkanälen einer (3) für den flüssigen Brennstoff und der andere (2) für ein Druckgas dient, wobei vor der Mündung der beiden inneren Ausströmkanäle (2,3) ein Umlenkkörper (14) vorgesehen ist, der den inneren Druckgasstrom einer als Resonator dienenden, in der Wandung zwischen den beiden inneren Ausströmkanälen (2,3) angeordneten, nach vorne offenen Ringnut (15) zuleitet, durch welche das Druckgas in einen im wesentlichen im Ultraschallbereich liegenden Schwingungszustand versetzt wird,
der zur Zerstäubung des flüssigen Brennstoffes und bzw. oder Durchmischung des gasförmigen Brennstoffes mit der Verbrennungsluft dient.
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Atomizer nozzle for the optional combustion of liquid and / or gaseous fuels
Atomizer nozzles for burning liquid fuels have been proposed which have two outflow channels in a concentric arrangement, one of which is intended for the liquid fuel to be atomized and the other for a pressurized gas, with a deflector in front of the outlet of the outflow channels is provided, which feeds the gas flow to an annular groove, which serves as a resonator and is made in the wall between the two outflow channels, through which the compressed gas is put into an oscillation state essentially in the ultrasonic range, through which the liquid fuel flowing out separately is finely atomized.
It has been shown that it is not possible to operate such an atomizer nozzle alternatively with gaseous fuel instead of liquid fuel or with both at the same time, which is apparently due to the compressibility of the gaseous fuel, which is a controlled escape from the narrow mouth of the for the liquid fuel serving channel in the area of the vibration field prevented.
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Such an atomizer nozzle according to the invention is characterized in that of three outflow channels which are separate and concentrically arranged in a manner known per se, the outermost channel is used for the combustible gas and of the two inner outflow channels one for the liquid fuel and the other for a compressed gas serves, in front of the mouth of the two inner outflow channels a deflecting body is provided, which feeds the inner compressed gas flow to an annular groove, which serves as a resonator and is arranged in the wall between the two inner outflow channels, through which the compressed gas is placed in an oscillating state essentially in the ultrasonic range .
In the case of operation with liquid fuel alone, the vibration field serves to atomize the same and to mix the fuel mist with the combustion air; in the case of operation with gaseous fuel alone, the sound field causes the combustible gas to be intimately mixed with the combustion air; in the case of a mixed operation, both effects occur side by side.
Atomizer nozzles for liquid fuels with three separate outflow channels are known, but these are used for. B. for the optional atomization of the liquid fuel by means of oil pressure or vapor pressure or for the supply of primary and secondary combustion air to the atomized fuel, and thus not for the optional combustion of liquid and / or gaseous fuels.
An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawings.
1 shows a schematic longitudinal section through a burner lance with an atomizer nozzle and FIG. 2 shows the atomizer nozzle alone in an enlarged axial section.
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The burner lance designated as a whole with 1 has a central channel 2 for the supply of a compressed gas (compressed air or combustible gas) and an outer channel 3 with a concentric ring cross-section for the supply of the liquid fuel, which is also under pressure. The whole is encased in the front part to form a further concentric annular channel 4, which is intended for supplying the pressurized gaseous fuel. In this channel 4 there are swirl plates 5 to achieve a helical flow with an angle of inclination between 20 and 45
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and is bounded on the outside by the cylindrical jacket 8 and on the inside by a cone 9.
From FIG. 2, which shows the atomizer nozzle enlarged, one can see the central tube 11 with the channel 2 for the compressed gas and an outer tube 12, the distance of which from the tube 11 forms the channel 3 for the liquid fuel. On a centrally attached rod 13 in front of the mouth of the channel 2 there is a mushroom-shaped deflecting body 14, which guides the outflowing compressed gas against the resonator designed as an annular groove 15, whereby an oscillation field essentially in the ultrasonic range can be generated according to known physical laws. This oscillation field then causes the finest atomization of the fuel jet emerging directly next to it from the narrowed mouth 17 of the channel 3 and, on the other hand, also the intimate mixing of the combustible gas emerging from the channel 4 with the combustion air.
The position and shape of the gas flame can be largely influenced by appropriate selection of the pressure and the exit speed of the combustible gas as well as the swirl angle. This allows it to be kept narrower or given a more bushy shape.
The compressed gas used to generate the oscillation field can be combustible gas and optionally come from the same supply line or the same compressed gas container with the involvement of a pressure reduction device, provided that the pressure is sufficient to generate the oscillation field. However, compressed air can also be used for this, which then serves as part of the required combustion air.
PATENT CLAIMS:
1. Atomizer nozzle for the optional combustion of liquid and / or gaseous fuels
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The outermost duct (4) for the combustible gas and of the two inner outflow ducts one (3) for the liquid fuel and the other (2) for a compressed gas is used, in front of the mouth of the two inner outflow ducts ( 2,3) a deflecting body (14) is provided, which feeds the inner pressurized gas flow to an annular groove (15) which is open at the front and which serves as a resonator and is arranged in the wall between the two inner outflow channels (2,3) through which the pressurized gas flows into an oscillation state essentially in the ultrasonic range is displaced,
which is used to atomize the liquid fuel and / or mix the gaseous fuel with the combustion air.