Brennereinrichtung für flüssige Brennstoffe. Die Erfindung bezieht sich auf eine Bren nereinrichtung, die wenigstens einen Zer stäubungsbrenner für flüssigen Brennstoff besitzt, wobei der Brennstoff unter Druck in eine Wirbelkammer gelangt, aus der er durch eine Austrittsöffnung in zerstäubter Form austritt, wobei die Wirbelkammer eine An zahl tangentialer Einlassöffnungen für den Einlass des Brennstoffes bei verschiedenen Drücken aufweist.
Sie ist dadurch gekenn zeichnet, dass für jeden Druck eine separate Gruppe von Einlassöffnungen symmetrisch um die Achse der Wirbelkammer herum ange ordnet ist, wobei die dem niedrigsten Druck entsprechende Gruppe über einen ungesteuer ten Weg von einer Brennstoffzuführleitung aus gespeist wird, während jeder weiteren Gruppe über eine mit der Brennstoffzuführ leitung in Verbindung stehende und durch den Brennstoffdruck gesteuerte Ventilvor richtung Brennstoff zugeführt wird.
Zur Erläuterung der Erfindung werden nachstehende verschiedene beispielsweise Aus führungsformen an Hand der beiliegenden Zeichnung beschrieben.
Fig.1 ist ein Schnitt durch eine Ausfüh rungsform der Erfindung mit zwei Stufen. Fig.2 ist ein Sebnitt durch eine andere Ausführungsform mit zwei Stufen und zeigt nur den innern Aufbau.
Fig.3 ist ein abgebrochener Schnitt, der eine andere Ausführungsform der Ventil steuerung darstellt. Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform mit drei Stufen.
Fig.5 und 6 zeigen eine Variante ohne inneres Ventil und die zugehörigen Rohrver bindungen.
Der Brenner gemäss Fig. 1 besitzt den äussern Körper 1, der zylindrische Form auf weist und am Hinterende mit dem Rohrver bindungsstück 2 verschraubt ist. An seinem Vorderende weist er einen einspringenden Flansch 3 auf, dessen Innenfläche eben und bearbeitet ist und den Sitz für die runde Platte 4 mit der kreisförmigen Öffnung 4A bildet, wobei der Flansch in einen Falz der Platte greift. Hinter der Düsenplatte, die auf der Rückseite ebenfalls einen Falz zur Auf nahme des . Wirbelkammerkörpers aufweist, befindet. sich der Wirbelkammerkörper 5 in Form eines kleinen zylindrischen Körpers, der hinten verschlossen ist.
Der Wirbelkammer- körper hat. einen Aussenflansch 5A, auf d m ein zylindrisches Element 6 aufsitzt, dessen Hinterende seinerseits auf einem am Vorder ende eines innern Zylinders 7 angebrachten abgesetzten Teil sitzt. Der zum Körper 1 koaxiale hohle Zylinder 7 trägt hinten eilen axial durchbohrten, eingeschraubten Zapfen 8, der bei 8.4 einen ringförmigen Sitz für das Kugelventil 9 bildet, dessen Kugel durch die Feder 10 an diesen Sitz angedrückt wird. Die Feder 10 wird von dem gelochten, im Zylin der 7 angeordneten Hohlkörper 1.1, der ein Teil eines Hohlzapfens 11A mit Gewinde ist, getragen. Der Hohlzapfen 11A ist in das Vor derende des Zylinders 7 eingeschraubt.
Der Zylinder 7 wird im Körper 1 dadurch axial festgehalten, dass er in dessen Vorderteil ein geschraubt ist. Das äussere Gewinde des Zy linders 7 ist, wie bei 7A gezeigt, durch axiale Rillen unterbrochen, die einen Brennstoff fluss in Axialrichtung gestatten. Das Element 6 ist mit einem Aussengewinde in den Kör per 1 eingeschraubt und weist ebenfalls Längs kanäle auf. Das Hinterende 7B des Hohlkör pers 11 ist kronenartig ausgebildet und dient als Anschlag für die Kugel 9. Die Wandung der Wirbelkammer besitzt zwei Gruppen von Eintrittsöffnungen, die in tangentialer Rich tung in die Kammer einmünden. Die vordere Gruppe 5B hat einen etwas kleineren wirk samen Querschnitt als die hintere Gruppe 5C.
Nimmt man nun an, dass an der Verbin dungsstelle 2 Brennstoff mit verhältnismässig geringem Druck eintritt und das Ventil 9 ge schlossen ist, so strömt der Brennstoff zw i- schen dem innern Aggregat und dem Körper 1 hindurch, und der Brennstoff gelangt am Vorderende des Körpers 1 durch die Öffnun gen 5B in die Wirbelkammer und wird von dort durch die Düse 4A versprüht. Wenn man den Druck genügend erhöht, so wird das Ven til 9 geöffnet, so dass weitere Brennstoffmen gen durch in der Wandung des Körpers 11 vorgesehene Durchbrechungen in das Innere dieses Körpers gelangen und von da ins In nere des Elementes 6 und durch die Öffnun gen 5C in die Wirbelkammer.
Man sieht, dass in der ersten Stufe des Betriebes die erste Gruppe der Öffnungen 5B, die symmetrisch um die Achse der Wirbelkammer angeordnet sind, über einen ungesteuerten Weg aus der Brennstoffquelle gespeist wird, während bei höheren Drucken der zusätzliche Kanal über das Ventil 9 die Brennstoffzufuhr in die Wir belkammer durch die Öffnungen 5C ergänzt, die ebenfalls symmetrisch um die Achse der Wirbelkammer angeordnet sind. Die Art der Zusammenstellung des Brenners ergibt sich praktisch von selbst.
Zuerst führt man die Düsenplatte 4 in den Körper 1 ein, hieran den Wirbelkammerkörper 5, sofern dieser nicht schon vorher mit der Düsenplatte ver einigt war, dann wird das Element 6 einge schraubt und schliesslich das restliche Innen aggregat mit dem Zylinder 7 so eingeschraubt, dass es fest gegen das hintere Ende des Ele mentes 6 gepresst wird.
In Fig. 2 ist eine Ausführungsform darge stellt, die gleich arbeitet, wie die in Fig.1 ge zeigte, nur ist in diesem Falle in der Bohrung des äussern Brennerkörpers 20 durch geeig nete Mittel ein anderes Aggregat folgender Zusammensetzung untergebracht. Eine Düsen platte 21 mit der Düsenöffnung 21A besitzt eine axiale konische Kammer 22 auf ihrer Hinterseite und in deren Wand eine Gruppe symmetrisch zur Achse dieser Kammer ange ordneter Eintrittsöffnungen 22r1. Der rück wärtige Teil der Düsenplatte ist mit. eireni zylindrischen Vorsprung oder Hals verseben, der in ein zylindrisches Element 23 passt, das an.
seinem Vorderende eine etwas grössere Bohrung aufweist, welche einen Ringkanal 23.4 bildet, aus dem die Eintrittsöffnungen 22r1. wegführen. In der Wand des Elementes 23 befinden sich in den Ringkanal 23.4 mün dende Durehbrechungen 23B für den Brenn stoffdurchtritt. In ein Gewinde am Hinter ende des Elementes 23 ist ein Körper 24 ein geschraubt, in den wiederum die Hülse 25 ein geschraubt ist, welche als Sitz für das Kugel ventil 26 dient.
Das Vorderende des Körpers \34 bildet die Rückseite (bei 24A) der Wirbel kammer und besitzt. eine vorspringende Form und eine zweite Gruppe von Einlassöffnimgen 27, welche das Innere des Körpers 24 mit der Wirbelkammer 22 verbinden. Die Einlassöff- nungen 27 münden tangential in die Wirbel kammer. Die Ventilausbildung ist mit der jenigen nach Fig.1 so weitgehend identisch, dass sie keiner näheren Beschreibung bedarf.
Im Betrieb wird der Brennstoff, wenn er dem Innern des Brennerkörpers -unter verhältnis mässig geringem Druck zugeführt wird, über 23A und 23B den Einlassöffnungen 22A zuge führt und gelangt in die Wirbelkammer 22, von wo aus er durch die Düsenöffnung 21A ausgespritzt wird. Sobald der Speisedruck ge nügend gross ist, öffnet sich das Ventil 26, und zusätzlicher Brennstoff fliesst durch den Ka nal im Innern des Körpers 24 und gelangt durch die Öffnungen 27 zur Ergänzung des Brennstoffstromes in die Wirbelkammer.
Fig.3 zeigt eine Variante des Ventils, durch die ein allmählicher Übergang von der einen Stufe zur andern Stufe der Mengen- Druek-Charakteristik des Brenners erreicht wird. Diese Variante entspricht einer Abände rung der Vorrichtung nach Fig.2, und es werden dementsprechend für verschiedene Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet. Das Hinterende des Körpers 23 lässt sich im Körper 20 erkennen, doch ist in diesem Falle kein Kugelventil im Körper 23 vorgesehen. Die Hülse 25 ist so abgeändert, dass sie einen Sitz 25.1 für das Nadelventil 28 bildet, das durch den Kolben 28A betätigt wird, der in der zylindrischen Bohrung im Hinterende des Körpers 20 (hinter dem Anschluss für die Brennstoffzufuhr) gleitet.
Der Kolben 28A wird durch eine Feder 29, die an die einge schraubte Kappe 29A anstösst, nach vorn ge drückt. Es ist klar, dass der Druck des zuge führten Brennstoffes den Kolben 28A nach hinten drückt, und wenn der Druck genügend hoch ist, um den Druck der Feder 29 zu über winden, öffnet sieh das Ventil, wobei der öff- nungsgrad vom Brennstoffdruck und der Ein stellung der Feder 29 abhängt. Es können auch nicht dargestellte Mittel zur Führung der Ventilnadel koaxial zum Ventilsitz 251 vorgesehen sein.
Fig.4 zeigt die Elemente eines Brenners mit drei Stufen. Der äussere Körper 40 weist vorn einen einwärts gerichteten, mit Innen sitz versebenen Flansch 40A auf, auf dem die Düsenplatte 41 aufsitzt, hinter der eine Wir belkammer 41 angeordnet ist, und zwar prak- tiscb gleich wie in Fig. 1.
Die Wirbelkammer weist in diesem Falle drei Gruppen von Einlassöffnungen auf, wo bei die Öffnungen jeder Gruppe tangential einmünden und symmetrisch um die Achse der Kammer angeordnet sind. Die Gruppe der ersten Stufe 42A wird direkt von der Brennstoffquelle gespeist, wobei der Brenn stoff über ein unterbrochenes Gewinde 43A und an einem Zwischenzylinder 43 vorbei, der ein durch die Feder 44A belastetes Kugelven til 44 enthält, der Innenseite des Körpers 40 entlangfliesst. Das Vorderende des Zylinders 43 stösst an die starre Wand 43B, die zwischen dem Zylinder 43 und der Wand der Wirbel kammer 42 unmittelbar nach den Öffnungen 421 einen Abschluss bildet. Der innere Raum des Zwischenzylinders 43 bildet einen Kanal für die Zuführung des Brennstoffes zu den Einlassöffnungen 42B der zweiten Stufe.
In nerhalb des Zylinders 43 befindet sich ferner ein innerer Zylinder 45, der mit dem unter brochenen Gewinde 45A im Zylinder 43 ver schraubt ist und ein Ventil 46 für die dritte Stufe mit der Feder 46A entbält, die auf dem Hinterende des Wirbelkammerkörpers auf liegt. Innerhalb des Zylinders 45 befindet sich eine dritte Gruppe von Eingangsöffnungen 42C, die von den Öffnungen 42B durch einen Abschluss zwischen dem Zylinder 45 und der Wand der Kammer 42 isoliert sind. Man sieht, dass die Ventile 44 und 46 hintereinanderge- schaltet sind. Bei verhältnismässig geringem Druck fliesst der Brennstoff durch den Kör per 40, die Öffnungen 42:1 und aus der Kam iner 42 heraus.
Bei mittlerem Druck öffnet sich das Ventil 44, und die Brennstoffzufuhr erhöht sich infol;-e Ergänzung der Zufuhr durch die Öffnungen 42B. Bei noch höheren Drucken öffnet sieh das Ventil 46, und die Brennstoffzufuhr zur Kammer wird durch die Öffnungen 42f \noch weiter erhöht. Die Feder belastung und die Ventilquersehnitte werden durch die Charakteristik der Brenner be stimmt.. Das dargestellte Beispiel ist. ein Hin weis darauf, dass man sehr wohl mehr als zwei Stufen miteinander kombinieren kann.
Man erkennt, dass die Anordnung als ganzes syin- nietriseh um die Brenneraehse herum erfolgt, so dass eine ungleichmässige Strömung, die zu einseitiger Abgabe oder schlechter Versprii- hung führen könnte, vermieden wird. Jede Gruppe von Öffnungen und ihr zugehöriger Zuführungskanal sind gleichmässig um die Achse der Wirbelkammer herum angeordnet.
Fig. 5 und 6 zeigen eine Einrichtung nach der Erfindung, bei der die Brenner keine be- weglichen innern Teile aufweisen. Diese Aus führungsform kann auch für einzelne Brenner Verwendung finden, doch ist sie insbesondere für diejenigen Fälle vorgesehen, wo mehrere Brenner parallel geschaltet sind und in ihrer Arbeitsweise so gut wie möglich aufeinander abgestimmt sein sollten.
Der Brenner nach Fig. 5 besitzt den Kör per 51, der als Hohlzylinder ausgebildet ist und am Vorderende eine verhältnismässig weite axiale Bohrung 51A und zwei parallele engere Bohrungen 51B ausserhalb der Achse aufweist. Die Aussenseite des Vorderendes des Körpers 51 ist mit einem Gewinde versehen, auf das die Haltekappe 52 aufgeschraubt ist, die einen nach einwärts gehenden, mit Innen sitz versehenen Flanschen 52A, an welchem die Düsenplatte 53 aufsitzt, besitzt. Hinter der Düsenplatte befindet sich ein zweites schei benförmiges Element 54, das bei 54A eine zentrale Vertiefung aufweist, welche auf der Vorderseite dieses Elementes eine Wirbelkam mer bildet.
Auf der Vorderseite des Elementes sind ferner zwei, annähernd gleichen Abstand von der Austrittsöffnung 53a aufweisende Gruppen von Einlassöffnungen ausgebildet, die tangentiale, aus der Scheibe 54 ausgefräste Nuten darstellen. Ein Paar der Einlassöff- nungen besteht aus verhältnismässig kurzen und niedrigen Nuten 54B und das andere aus tieferen und längeren Nuten 54C. Die in die Wirbelkammer 54A mündenden Öffnungen 54B werden von zwei durch die Scheibe 54 hindurchgehenden Bohrungen gespeist, die sich in die Bohrung 51A öffnen, die am Vor derende des Körpers 51 etwas erweitert ist.
Die Nuten 54C kommunizieren mit den Boh rungen 51B in entsprechender Weise. In die Bohrung 51A erstreckt sich vom hintern Teil des Körpers 51 her ein zentral im Brenner sitzendes Rohr 55, das vom Brennstoffan schluss 55A herkommt. Die Bohrungen 51B werden vom ringförmigen, um dieses Rohr herum angeordneten Ratzen 60 gespeist, wofür eine zweite Speiseleitung 56 vorgesehen ist. In diesem Fall erfolgt die Speisung der ersten Stufe über den Anschluss 55A und die der zweiten Sture über den Anschluss 56. Fig.6 zeigt schematisch eine Reihe von Brennerd analog Fig.5 mit ihren Rohrver bindungen.
Es lässt sich daraus ersehen, dass die Anschlüsse 55A von der Verteilleitung 57 gespeist werden, die von der unter Druck stehenden Brennstoffquelle kommt, während die Anschlüsse 56 an die Verteilleitung 58 an geschlossen sind, die eine Zweigleitung der Hauptleitung 57 ist, wobei ausserhalb der Brenner, von diesen räumlich getrennt, ein Federventil oder ein sonstiges druckbetätig tes Ventil 59 vorgesehen ist, das ein Kugel ventil oder ein dem in Fig. 3 gezeigten-Ventil ähnliches Ventil sein kann. Es lässt sich erken nen, dass, da nur ein einziges Ventil die Ar beitsstufen aller Brenner gleichzeitig steuert, die Frage der Anpassung des Verhaltens der Ventile dahinfällt, so dass nur die Brenner selbst abgestimmt werden müssten, falls hier für überhaupt ein Bedürfnis bestehen sollte.
Die Darstelhmg nach Fig. 5 ist selbstver ständlich rein schematisch zu verstehen, da aus Gründen der Übersichtlichkeit v erschie- dene Einzelheiten weggelassen wurden. So sollten z. B. Mittel vorgesehen sein, uni die Scheibe 54 zu fixieren, so dass die Durchgänge 51B mit zugeordneten Durchgängen in der Scheibe 54 in Flucht liegen, ferner Mittel zur Abdichtung des Rohres 55 in der Bohrung 51A.