CH260433A - Verfahren zum Zerstäuben flüssiger Brennstoffe sowie Brenner zur Ausübung des Verfahrens. - Google Patents

Description

  Verfahren zum Zerstäuben flüssiger Brennstoffe sowie Brenner  zur Ausübung des Verfahrens.    Vorliegende Erfindung des Herrn M. K.       Johanson    bezweckt eine möglichst vollkommene       Zerstäubung    von flüssigen Brennstoffen zu  erreichen, wozu diese zwei Behandlungs  phasen unterworfen werden.  



  In einer ersten Behandlungsphase wird  ein Brennstoffstrom von einem senkrecht     auf     ihn gerichteten Erstluftstrom annähernd glei  chen Druckes aber höherer Geschwindigkeit  in Wirbelbewegungen mitgerissen und an die  scharfe Kante mindestens eines in seine ab  gelenkte Bahn ragenden ringförmigen Vor  sprunges geworfen, worauf der nun aus einer  Mischung von zerstäubtem Brennstoff und  Luft bestehende Strom in einer zweiten Be  handlungsphase durch eine Reihe aufeinander  folgender Hindernisse geführt wird, durch  die eine weitere     Zersprengung    der Flüssig  keitsteilchen erfolgt, während konzentrisch zu  diesem Strom, aber getrennt von ihm,

   ein  innerer und ein äusserer Zweitluftstrom nach  vorne geführt werden und diese vor dem     Zu-          sammentreffen    mit jenem Strom einander  entgegengesetzt. gerichtete kreisende Bewe  gungen aufgezwungen erhalten, worauf der  innere Zweitluftstrom radial nach aussen ab  gelenkt wird und sämtliche Ströme ineinander       verwirbelt    werden.  



  Ein Brenner zur Ausübung eines solchen  Verfahrens kennzeichnet, sich gemäss der Er  findung durch drei konzentrisch ineinander  angeordnete Kanäle für Erst- und Zweitluft,    von denen der mittlere, für Erstluft be  stimmte, durch ein axial angeordnetes, aus  zwei, Ringkammern     zwischen    sich frei lassen  den, am Eintrittsende des innern Zweitluft  stromes dicht miteinander verbundenen Teilen  bestehendes Element gebildet ist, an welches  rechtwinklig zu seiner     Längsaxe    stehende  Druckluft- und     Brennstoff-Zuführungsleitun-          gen    angeschlossen sind, die je in eine Ring  kammer münden, und welches Element eine  eine Ringdüse bildende Öffnung in der Zwi  schenwand zwischen diesen Kammern und  mindestens einen ringförmigen Vorsprung mit.

    scharfer Kante am Eintritt in eine weitere  Ringkammer besitzt, die in einen, mit Hinder  nisse bildenden Ringen mit radialen Bohrun  gen und scharfen Kanten versehenen, engeren  Austrittskanal ausläuft, während der äussere  und innere Kanal je einen Schaufelkranz am  Austrittsende besitzen, deren Schaufeln so  angeordnet sind, dass sie den austretenden  Luftstrahlen einander entgegengesetzt gerich  tete kreisende     Bewegungen    erteilen sowie ge  kennzeichnet durch ein kegelförmiges Ein  satzstück im innern     Zweitluftstromkanal    mit  in Abstand vor dem Austritt dieses Kanal  befindlicher, radial gerichteter     Lmlenkfläche.     



  Die Erfindung sei nachstehend unter Be  zugnahme auf die beiliegende Zeichnung bei  spielsweise beschrieben, in welcher bedeutet       Fig.    1 einen     Axialsehnitt    durch einen  Brenner, der eine beispielsweise Ausführung      zur Ausübung eines Beispiels des Verfahrens  gemäss der Erfindung darstellt,  Fig. 2 einen Teilschnitt in grösserem Mass  stab durch einen Zerstäubungsr ing und be  nachbarte Teile,  Fig. 3 einen Schnitt eines andern Zer  stäubungsringes,  Fig. 4 einen Schnitt in grösserem Massstabe  durch die Wand dieses Ringes in der Axe  eines Loches desselben,  Fig. 5 einen Querschnitt durch den     Bren-          rner    naeh der Linie X-A der Fig. 1.  



  In Fig. 1 besteht das Element A des Bren  ners aus zwei am Lufteintrittsende miteinan  der verschraubten koaxialen Teilen 1, 2, die  zwischen sich, auf dem übrigen Teil ihrer  Länge, ringförmige Räume frei lassen. An die  sem Eintrittsende ist der zylindrische Aussen  teil 2 leicht eingezogen; der Kanal im innern  Teil 1 ist an diesem Ende nach hinten aus  geweitet, um den Eintritt der Luft zu er  leichtern, dann auf eine gewisse Länge zylin  drisch, um sich darauf nach Art eines Kegel  stumpfes zu erweitern, in dem sich ein Kegel  20 erstreckt mit einem radial nach aussen um  gebogenen Ende, welches die Austrittsöff  nung des Kegelstumpfes in gewissem Ab  stande überragt und so die das Rohr 1 durch  strömende Luft     zwingt,    sich ungefähr radial       auszubreiten.     



  Das Element A ist in der     Axe    eines zylin  drischen Blechgehäuses B angeordnet, welches  am Lufteintrittsende in Form eines Trich  ters leicht erweitert und dessen anderes Ende  mit der (nicht dargestellten)     Brennkammer     verbunden ist.  



       Zwischen    dem Innenteil und dem Aussen  teil 2 des Elementes A ist eine Reihe von  Ringkammern 4, 10, 12 vorgesehen, in denen.  der durch Rohr 7 zugeführte flüssige Brenn  stoff äusserst fein zerstäubt und mit Luft ge  mischt werden soll. Diese Erstluft tritt durch  das Rohr 3 unter einem Druck annähernd  gleich dem des Brennstoffes in die Ringkam  mer 4 und strömt dann mit grosser Ge  schwindigkeit durch einen engen, kreisförmi  gen Schlitz 6 zwischen einem Ring 5, der mit  leichter     Reibung    in den Zylinder 2 eingesetzt    ist, und einem auf der Aussenseite des Innen  teils 1 gebildeten Vorsprung. Die an das 50  Element A1 angeschlossenen Rohre 3 und 7  stehen senkrecht zur Achse dieses Elementes.  



  Der von einer (nicht dargestellten )  Pumpe geförderte Brennstoff wird annähernd  mit demselben Druck wie die Erstluft durch  das Rohr 7 zugeführt, welches in einen den  Ring 5 umgebenden Ringkanal 8 mündet, von  wo er durch in diesem Ring angebrachte Öff  nungen 9, die als     Zerstäuberdüsen    dienen  (siehe     Fig.    2) radial in einen Ausschnitt 10  tritt, der in dem Ring 5 ausgehöhlt ist und  an     einem    Vorsprung des Ringes 5 eine scharfe  Kante 11 bildet.

   Der     Brennstoff        wird    dann  durch den mit grösserer     Gesehwindigkeit     senkrecht auf ihn treffenden Luftstrom in  heftige Wirbel hineingezogen und versetzt       rund    gegen die scharfe Kante 11 geschleudert,  die ihn zersprengt und eine erste     Zerstäubung     zu feinen Tröpfchen hervorruft. Darauf  vollendet der Brennstoff seine Mischung mit.

    Erstluft in einer Ringkammer 12,     worauf'     eine     Endzerstäubung    beim Passieren durch  eine Anzahl in einem verengerten Ausläufer  dieser Kammer hintereinander angeordneter  identischer Ringe erfolgt, hier der drei Ringe  13, 14, 15, die     zwischen    dem dort zylindri  schen Innenteil 1 und dem Aussenteil 2 ein  gebaut sind.  



  Diese Ringe haben im Schnitt eine     T-Forni,     wie sie     Fig.    4 zeigt, die den Ring 13 im  Schnitt darstellt. Sie sind von radialen Bob  rungen 16 durchzogen, deren     Durehmesser     etwas grösser ist als die Dicke des Steges, den  sie in seiner ganzen Höhe durchstossen und  dort auf diese Weise eine Reihe von ausge  schnittenen Zellen bilden mit scharfen Kan  ten 17, welche Zellen das angereicherte Brenn  stoff-Erstluft-Gemisch durchquert.  



  Der Verlauf der zweiten     Zerstäubung    ist.  also     ungefähr    identisch mit dem der ersten;  beim     Durchströmen    der Kanäle 16 erlangt. der  Gasstrom eine heftige Wirbelbewegung und  die feineren Tröpfchen, die er noch enthalten  könnte, werden an den scharfen Kanten 17  zersprengt. Es bildet sich vor dem Eintritt      in die Brennkammer ein durch und durch  homogenes Gemisch zwischen dem fein zer  stäubten Brennstoff und der Erstluft.  



  Beim Verlassen des Ringes 15 trifft der  Erstluft-Brennstoffstrom die     Verbrennungs-          Zweitluft,    die in zwei Strömen F, G heran  geführt wird. Diese drei Ströme bzw. ihre  zugehörigen Kanäle sind konzentrisch inein  ander angeordnet. Die Ströme F und G erhal  ten beide kreisende Bewegungen, aber in zu  einander entgegengesetztem Drehsinn.

   Der  erste Strom (Pfeil F) streicht durch den  Ringkanal zwischen demn Element A des  Brenners und seiner Umhüllung     B    und trifft,  auf einen Schaufelkranz 18, der ihm eine Ro  tationsbewegung in einem gewissen Sinne er  teilt, während der zweite Strom (Pfeil G),  indem er der Axe des Elementes t1 folgt,  durch einen Schaufelkranz 19 austritt, der  umgekehrt wie der Schaufelkranz 18 gerichtet  und zwischen demn Teil 1 des Elementes A  und dem Teil 20 angeordnet ist.  



  Dieser Teil 20     zwingt    den zweiten Strom  G sieh in einer ungefähr radialen Fläche aus  zubreiten und den ersten Strom F rechtwink  lig zu treffen, was im Hinblick auf die     Zünd-          fähigkeit    ein äusserst wirksames Gemisch am  Eintritt zur Brennkammer ergibt.  



  Diese Teilung der Zweitluft in zwei  Ströme, die an ihrem Austritt entgegengesetz  ten Drehsinn haben, sichert eine sehr innige  Mischung mit dem Brennstoff und erlaubt so  eine vollkommene Verbrennung.

Claims (1)

1. PATENTAN SPRÜHE: 1. Verfahren zum Zerstäuben flüssiger Brennstoffe, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Behandlungsphase ein Brenn stoffstrom von einem senkrecht auf ihn ge richteten Erstluftstrom annähernd gleichen Druckes, aber höherer Geschwindigkeit in Wirbelbewegungen mitgerissen und an die scharfe Kante mindestens eines in seine um gelenkte Bahn ragenden ringförmigen Vor sprunges geworfen wird, worauf der nun aus einer Mischung von zerstäubtem Brennstoff und Luft bestehende Strom in einer zweiten Behandlungsphase durch eine Reihe aufein- anderfolgender Hindernisse geführt wird, durch die eine weitere Zersprengung der Flüssigkeitsteilchen erfolgt,

   während konzen- triseh zum zuletztgenannten Strom, aber ge trennt von ihm, ein innerer und ein äusserer Zweitluftstrom nach vorne geführt werden und diese, vor demn Zusammentreffen mit jenem Strom, einander entgegengesetzt ge richtete kreisende Bewegungen aufgezwungen erhalten, worauf der innere Zweitluftstrom radial nach aussen abgelenkt wird und sämt liche Ströme ineinander verwirbelt werden. II.

   Brenner zur Ausübung des Verfah rens nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch drei konzentrisch ineinander angeord nete Kanäle für Erst- und Zweitluft, von denen der mittlere, für Erstluft bestimmte, durch ein axial angeordnetes, aus zwei, Ring kammern (4, 10, 12) zwischen sich frei las senden, am Eintrittsende des innern Zweit:

   luftstromes (G) dicht miteinander verbun denen Teilen (1, 2) bestehendes Element (A<B>)</B> gebildet ist, an welches rechtwinklig zu seiner Län;-saxe stehende Druckluft- und Brenn stoff-Zuführungsleitungen (3 und 7) ange schlossen sind, die je in eine Ringkammer (-1# bzw. 10) münden, und welches Element<B>(A')</B> eine eine Ringdüse bildende Öffnung (6) in der Zwischenwand zwischen diesen Kammerei und mindestens einen ringförmigen Vorsprung mit scharfer Kante (11) am Eintritt in eine n#eitere Ringkammer (12) besitzt, die in einen, mit Hindernisse bildenden Ringen (13, 1-1,

   15-) mit radialen Bohrungen (16) und scharfen Kanten (17) versehenen, engeren Austrittskanal ausläuft, während der äussere und innere Kanal für die Zweitluft je einen I ehaufelkranz (18 bzw. 7.9) am Austritts- ende besitzen, deren Schaufeln so angeordnet sind, dass sie den austretenden Luftstrahlen.

   einander entgegengesetzt gerichtete kreisende Bewegungen erteilen, sowie gekennzeichnet durch ein kegelförmiges Einsatzstück (20) im innern Zweitluftstromkanal mit in Ab stand vor dem Austritt dieses Kanals befind licher, radial gerichteter Umlenkfläehe. UNTERANSPRÜCHE: 1. Brenner nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass der Aussenteil (2) des axial angeordneten Elementes (A) zylin drisch ist mit einer Einziehung an der Luft eintrittsseite, während der Zweitluftkanal im dort mit ihm verbundenen Innenteil (1) an derselben Seite ausgeweitet ist. z.

   Brenner nach Patentanspruch II, ge kennzeichnet durch einen zwischen Aussen und Innenteil des Elementes eingelegten Ring (5), der von einem Brennstoffzuführungs kanal (8) umgeben ist und einerseits Zer stäuberdüsen (9) für den der Erstluft zuzufüh renden Brennstoff enthält, anderseits zusam men mit einem Vorsprung des Innenteils (1) einen kreisförmigen Schlitz (6) für die dem Brennstoff zuzuführende Druckluft bildet, und welcher Ring einen zweiten Vorsprung mit scharfer Kante (11) besitzt als teilweise Begrenzung einer Zerstäubungs-Ringkammer (10). 3.

   Brenner nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass der Zweitluft kanal im Innenteil (1) des Elementes (A) sich kegelstumpfartig nach dem Austrittsende hin erweitert und dieser Innenteil mit einem zylindrischen Endteil den Kanal für das Erstluft-Brennstoff-Gemisch verengert. 4. Brenner nach Patentanspruch II und Unteranspruch 3, gekennzeichnet durch am verengerten Austrittsende des Erstluft-Brenn- stoff-Gemisches zwischen Innen- und Aussen teil (1, 2) des Elementes (A) angeordnete Ringe T-förmigen Querschnittes (13, 14, 15) mit Bohrungen (16) und scharfen Kanten (17). 5. Brenner nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass das Element (A) von einem zylindrischen Blechgehäuse mit.

   trichterförmiger Erweiterung am Zweitluft- Eintrittsende umgeben ist und dieses Gehäuse am Austrittsende mit einer Brennkammer ver bunden ist.