CH693823A5 - Verfahren und Vorrichtung zum Zerstaeuben eines fluessigen Mediums. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zerstäuben eines flüssigen Mediums, bei dem das Medium in einem Zerstäubungsvorgang zu einem Spray bestehend aus Tropfen und/oder Ligamenten unterschiedlicher Grösse zerstäubt wird.

Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Zerstäuben eines flüssigen Mediums mit mindestens einer eine Mediumbewegungsrichtung vorgebende Einlassöffnung für das Medium und einer Sprayauslassöffnung für ein von der Vorrichtung in einer ersten Zerstäubungsstufe erzeugtes Spray bestehend aus Tropfen und/oder Ligamenten unterschiedlicher Grösse.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Heizbrenner zum Verbrennen von flüssigen brennbaren Medien mit einem eine Einlassöffnung für das Medium und eine Auslassöffnung für Verbrennungsprodukte aufweisenden Verbrennungsraum.

Ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein Heizbrenner der eingangs beschriebenen Art sind bereits bekannt.

Bei derartigen Verfahren und Vorrichtungen zur Zerstäubung eines flüssigen Mediums wird in der Regel ein Flüssigkeitsstrahl oder ein Flüssigkeitsfilm in Tropfen umgewandelt. Durch diesen Vorgang wird die Flüssigkeitsoberfläche stark vergrössert. Insbesondere dann, wenn die Flüssigkeit verbrannt werden soll, ermöglicht ein Spray mit seiner vergrösserten Oberfläche eine schnelle Verdampfung der Flüssigkeit.

Bei der Flüssigkeitszerstäubung wird im Wesentlichen kinetische Energie in Oberflächenenergie umgewandelt. Die Oberflächenenergie ist definiert als das Produkt aus der Oberflächenspannung und der Zunahme der Flüssigkeitsoberfläche bei der Zerstäubung. Um eine mechanische Zerstäubung handelt es sich, wenn die kinetische Energie vorwiegend durch die Flüssigkeit aufgebracht wird. Entstammt die kinetische Energie jedoch vorwiegend aus einem gasförmigen Zerstäubermedium, so liegt eine aerodynamische Zerstäubung vor. Allerdings ist normalerweise nur ein Zerstäubungsmechanismus wirksam, und zwar stets derjenige, der unter den gegebenen Umständen die kleinste Tropfengrösse umgibt.

Bekannt ist das Prinzip der Flüssigkeitszerstäubung in einem koaxialen Gasstrom als Beispiel für eine aerodynamische Zerstäubung mit einem Koaxialzerstäuber. Die Flüssigkeit und das Gas strömen darin parallel zueinander durch eine Düse, wobei die Gasgeschwindigkeit im Allgemeinen wesentlich höher ist als die Flüssigkeitsgeschwindigkeit. Oftmals erreicht die Gasgeschwindigkeit sogar Schallgeschwindigkeit. Auf Grund der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Gas und Flüssigkeit werden Ligamente aus der Flüssigkeit abgerissen, die durch Instabilitäten zu Tropfen zerfallen. Dieser als Primärzerfall bezeichnete Vorgang führt demnach zu Tropfen, die bei sonst gleichen Bedingungen umso kleiner sind, je grösser der Geschwindigkeitsunterschied der beiden Medien ist.

Als Folge des Impulsaustausches zwischen den beiden aufeinander treffenden Medien wird das langsamere, in der Regel meist die Flüssigkeit beschleunigt und das schnellere abgebremst. Dadurch verringert sich der Geschwindigkeitsunterschied zwischen den Medien mit zunehmendem Axialabstand von der Düse. Ausserdem weitet sich der strömende Gasstrahl nach dem Düsenaustritt auf und vermindert die Gasgeschwindigkeit zusätzlich. Als Folge hiervon werden die Ligamente und die sich daraus bildenden Tropfen mit zunehmendem Axialabstand immer grösser.

Durch den oben beschriebenen Primärzerfall wird der noch intakte Flüssigkeitsstrahl immer dünner und zunehmend aufgeraut, bis er schliesslich zu groben Ligamenten zerfällt, aus denen sich in einem Sekundärzerfall Tropfen bilden, die die grössten im Spray sind.

Bekannt ist ferner ein Zerstäubungsverfahren, bei dem ein Flüssigkeitsstrahl von dem Zerstäubergas senkrecht angeströmt wird. Der Flüssigkeitsstrahl wird dabei vom Zerstäubergas seitlich abgelenkt, was zur Folge hat, dass wie bei einem Koaxialzerstäuber die grössten Tropfen in einem grossen axialen Abstand von der Düse entstehen. Darüber hinaus verringert sich der Geschwindigkeitsunterschied zwischen dem Gas und der Flüssigkeit durch die seitliche Geschwindigkeitskomponente mit zunehmendem Axialabstand von der Düse. Im Vergleich zu Koaxialzerstäubern ist der Geschwindigkeits- beziehungsweise Förderdruckbedarf eines Gasstroms bei dieser Art der Zerstäubung niedriger, dafür liegt der Gasmassenstrom höher. Ausserdem besteht bei derartigen Transversalzerstäubern die Gefahr, dass die dem eintretenden Flüssigkeitsstrahl gegenüberliegende Wand der Vorrichtung von der Flüssigkeit angespritzt und an dieser Stelle ein Flüssigkeitsfilm gebildet wird, der schliesslich abtropft. Um diesen Nachteil zu umgehen, werden die Abmessungen eines Zerstäubungsraums des Transversalzerstäubers so gross gewählt, dass eine spätere Wandberührung der Flüssigkeit verhindert wird. Dadurch vergrössert sich allerdings eine Strömungsfläche und bei sonst gleichen Bedingungen auch der benötigte Gasvolumenstrom.

In den bekannten Koaxial- und Transversalzerstäubern können runde Flüssigkeitsstrahle sowie auch Flüssigkeitsfilme zerstäubt werden.

In der Verfahrenstechnik sind viele Arten von Ko-axial- und Transversalzerstäubern bekannt. Allerdings haben diese aerodynamischen Zerstäuber den Nachteil, dass mit zunehmendem Axialabstand von der Düse die sich bildenden Tropfen grösser werden. Zur Erzeugung kleinerer Tropfen muss der Gasstrom, die Gasgeschwindigkeit oder aber auch beides erhöht werden. Dies führt bei der aerodynamischen Zerstäubung zu einer Verkleinerung aller Tropfen, auch solcher, die von vornherein schon klein waren, und oft zu einem überhöhten Energiebedarf.

Eine bekannte Vorrichtung zur Realisierung eines mechanischen Zerstäubungsverfahrens stellt die Druckdralldüse dar. Im Innenraum der Druckdralldüse befindet sich eine Drallkammer, die so ausgebildet ist, dass die Flüssigkeit in ihr eine hohe Rotation erfährt. Die aus der Druckdralldüse ausströmende und rotierende Flüssigkeit bildet einen Filmkegel, der schliesslich zerfällt und dabei grosse und kleine Tropfen erzeugt. Die Tropfendurchmesser werden reduziert, indem man Düsen mit einer kleineren Düsenbohrung einsetzt. Als Folge davon muss der Förderdruck erhöht werden, um den gleichen Flüssigkeitsmassenstrom zu zerstäuben. Wie bei den aerodynamischen Zerstäubern führt diese Massnahme lediglich zu einer Verkleinerung aller Tropfen, also auch solcher die von vornherein schon klein waren. Die Reduzierung der Abmessung der mittels der Druckdralldüse erzeugten grossen Tropfen erhöht ebenfalls nur den Energiebedarf unnötig stark.

Mit den bekannten Zerstäuberdüsen lässt sich ein Spray aus grossen und kleinen Tropfen erzeugen. Dabei übertrifft die Anzahl der kleinen Tropfen die der grossen um einige Zehnerpotenzen. Allerdings benötigen die meisten technischen Anwendungen ein Spray mit einer Begrenzung der maximalen Tropfengrösse, denn in vielen Fällen ist es ungünstig, wenn die Reduzierung der maximalen Tropfengrösse ebenfalls zu einer Reduzierung der Abmessung der kleinen Tropfen führt. So werden beispielsweise bei einer Inhalation die zu grossen Tropfen im Nasen-Rachen-Bereich ausgefiltert und erreichen die tieferen Atemwege oder die Lunge überhaupt nicht. Die zu kleinen Tropfen werden ein- und ausgeatmet, ohne dass sie absorbiert würden, und verfehlen dadurch ebenfalls ihre medizinische Wirkung. Bei landwirtschaftlichen Anwendungen haften die zu grossen Tropfen erzeugter Sprays nicht an Pflanzenoberflächen, sondern tropfen zum Boden herunter. Dagegen werden die zu kleinen Tropfen vom Wind weggetragen und erreichen die Pflanzen nicht. Bei Anwendungen im Bereich der Verbrennung, beispielsweise Heizbrennern, verlassen die zu grossen Tropfen die Flamme, ohne vollständig zu verbrennen. Im Gegensatz hierzu verdampfen und verbrennen die kleinen Tropfen schnell und führen mitunter zu einer kurzen Flamme, was die Möglichkeit der Verbrennung der grossen Tropfen zusätzlich reduziert. Weitere Bereiche, bei denen Sprays mit den oben beschriebenen Nachteilen eingesetzt werden, sind beispielsweise die Lackierung und die Feuerbekämpfung.

Bei einigen Anwendungsbereichen wäre eine bimodale Verteilung der Tropfengrösse von Vorteil. Ein Spray ist bimodal, wenn zwei Maxima in der Tropfengrössenverteilung vorhanden sind. So wäre bei einigen Anwendungen eine zeitliche veränderliche Tropfengrössenverteilung wünschenswert. Beispielsweise werden in der Zündphase einer Verbrennung kleinere Tropfen benötigt als in einer stationären Verbrennungsphase. Die Charakteristik der Tropfengrössenverteilung nach bestimmten Vorgaben zu ändern ist jedoch sehr aufwändig. Dennoch wäre es günstig, insbesondere bei der Verbrennung von Flüssigbrennstoffen mit Brennern, beispielsweise in Heizungsanlagen, die oft ein- und ausschalten, wenn sich die Verteilungscharakteristik der Tropfengrösse im Spray auch kurzzeitig modifizieren liesse.

Es ist dementsprechend Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren, eine Vorrichtung und einen Heizbrenner der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, dass möglichst kleine Tropfen mit möglichst wenig Energie erzeugt werden können und die Verteilungscharakteristik der Tropfengrösse im Spray leicht einzustellen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, dass das Spray durch mindestens einen Feinsprayanteil und einen Grobsprayanteil gebildet wird, wobei der Grobsprayanteil durch die während des Zerstäubungsvorgangs gebildeten Tropfen und/oder Ligamente gebildet wird, die eine bestimmte Grösse überschreiten, und dass der Grobsprayanteil mindestens einem weiteren Zerstäubungsvorgang unterworfen wird, wodurch ein weiteres Spray mit einem Feinsprayanteil und einem Grobsprayanteil gebildet wird.

Durch dieses Verfahren werden die Tropfen des Feinsprayanteils nicht weiter verkleinert, sondern vielmehr nur die grossen, den Grobsprayanteil bildenden Tropfen. Dadurch lassen sich Tropfengrössenverteilungen mit zwei Maxima in Form eines bimodalen Sprays erzeugen. Somit können die bei dem weiteren Zerstäubungsvorgang erzeugten Tropfen grösser, kleiner oder aber auch gleich denen des Feinsprayanteils erzeugt werden. Beispielsweise kann die Erzeugung kleinerer Tropfen bei der weiteren Zerstäubungsstufe im Vergleich zu denen des Feinsprayanteils vorteilhaft sein.

Dabei kann vorgesehen sein, dass der weitere Zerstäubungsvorgang zeitabhängig geregelt wird. Eine zeitliche Variation der selektiven Zerstäubung des Grobsprayanteils ermöglicht es, dass die Verteilungscharakteristik der Tropfengrösse im Spray pro Raum- und Zeiteinheit beliebig eingestellt werden kann. Dies ist insbesondere bei Heizbrennern in der Zündphase von Vorteil, da hier kleinere Tropfen zunächst leichter verdampfen und sich nachfolgend entzünden. Während der stationären Phase der Verbrennung kann mit dem erfindungsgemässen Verfahren die Tropfengrösse so eingestellt werden, dass die erzeugte Flamme eine ausreichende Grösse aufweist.

Vorzugsweise kann das Verfahren auch derart ausgeführt werden, dass aus dem bewegten Medium ein Strahl geformt wird. Ein in der Regel rotationssymmetrischer Strahl hat den Vorteil, dass auch das Spray bevorzugt eine Rotationssymmetrie aufweist, die bei verschiedenen Anwendungen vorteilhaft ist.

Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, dass aus dem bewegten Medium ein Film geformt wird. Wenn vor dem Zerstäubungsvorgang ein Film gebildet wird, führt das bei gleichen Zerstäubungsbedingungen, also gleichem Flüssigkeitsmassenstrom und gleicher Flüssigkeitsgeschwindigkeit, zu einem besseren Zerstäubungsergebnis, da die Dicke des Films in der Regel dünner ist als der Durchmesser des Strahls. Häufig wird ein rotationssymmetrischer Film erzeugt, denkbar ist auch eine anders gestaltete flächenhafte Ausdehnung. Dies kann im Fall der Zerstäubung des Films zu einer flächenhaften Ausdehnung des Sprayquerschnitts führen. Dies gestattet es, beispielsweise Oberflächen grossflächig mit dem gebildeten Spray zu beaufschlagen, ohne dass die Oberfläche relativ zum Spray bewegt werden muss.

Günstig ist es, wenn der weitere Zerstäubungsvorgang räumlich getrennt von mindestens einem vorhergehenden Zerstäubungsvorgang durchgeführt wird. Die räumliche Trennung sorgt dafür, dass die kleinen, den Feinsprayanteil bildenden Tropfen keine unnötige Impulsbremse für das Zerstäubergas bilden, das dadurch an Bewegungsenergie und damit an Geschwindigkeit einbüssen würde. Ferner sind die kleinen Tropfen sehr stabil und können nur schwer weiter zerstäubt werden. Es kann also ganz gezielt nur der Grobspray-anteil zerstäubt werden, und zwar zu Tropfen einer ganz bestimmten und gewünschten Grösse.

Bevorzugt wird das Verfahren derart durchgeführt, dass das Medium bei jedem Zerstäubungsvorgang mechanisch und/oder aerodynamisch zerstäubt wird. Es kann also in Abhängigkeit einer gewünschten Spraycharakteristik, insbesondere der Tropfengrössenverteilung, ganz gezielt mechanisch oder aerodynamisch zerstäubt werden. Ebenfalls denkbar ist eine Kombination einer mechanischen und aerodynamischen Zerstäubung, wobei in diesem Fall sowohl hydrodynamische als auch aerodynamische Kräfte an der Zerstäubung beteiligt sind, was zu einer Minimierung des Energiebedarfs für diesen Zerstäubungsvorgang führt.

Dabei kann vorgesehen sein, dass dem Medium zum aerodynamischen Zerstäuben ein Zerstäubergas zugeführt wird, das mit dem Medium in Wechselwirkung tritt. Durch das Zerstäubergas wird das Medium aufgeraut und es werden Tropfen und/oder Ligamente aus diesem herausgerissen.

Vorteilhaft ist es, wenn das Zerstäubergas schneller als das Medium bewegt wird. Die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem strömenden Zerstäubergas und dem bewegten Medium führt dazu, dass Tropfen und/oder Ligamente aus dem Medium herausgerissen werden. Die Geschwindigkeitsdifferenz kann sich allerdings auch dadurch ergeben, dass das Medium schneller bewegt wird als das Zerstäubergas. Dies ist beispielsweise bei der Dieselzerstäubung der Fall, bei dem in Dieselmotoren das Dieselöl vor der Zerstäubung schneller als das Zerstäubergas bewegt wird.

Gemäss einem weiteren bevorzugten Verfahren der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Zerstäubergas vor dem Zerstäubungsvorgang in eine Richtung bewegt wird, die eine Komponente parallel oder antiparallel zu einer Bewegungsrichtung des Mediums aufweist. Die parallele Bewegung ermöglicht eine koaxiale Zerstäubung des Mediums durch das Zerstäubergas, die antiparallele Bewegung erhöht die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Medium und dem Zerstäubergas. Letztere steigert die Effektivität der Zerstäubung.

Günstig ist es, wenn das Zerstäubergas vor dem Zerstäubungsvorgang in eine Richtung bewegt wird, die eine Komponente quer zu einer Bewegungsrichtung des Mediums aufweist. Diese relative Bewegung ermöglicht es, einen vom Zerstäubergas erzeugten Drall auf das Medium zu übertragen und dadurch die Zerstäubung zu verbessern. Ferner ist auf diese Weise eine Ablenkung des Mediums durch das Zerstäubergas möglich. Diese Ablenkung kann dazu dienen, die Form des Sprays in einer gewünschten Art und Weise zu beeinflussen.

Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass in dem Zerstäubergas ein Drall erzeugt wird. Der Drall kann zu einer Verbesserung der Zerstäubung führen, dadurch dass grössere Scherkräfte auf das Medium einwirken. Zusätzlich wird auf diese Weise eine Stabilisierung der Form des Sprays erreicht.

Vorzugsweise kann das Verfahren auch derart durchgeführt werden, dass das Medium von dem Zerstäubergas im Wesentlichen symmetrisch umgeben wird. Dies ist eine Möglichkeit, ein symmetrisches Spray zu bilden.

Grundsätzlich kann es vorteilhaft sein, wenn das Spray und/ oder das einen Gasanteil des Sprays bildende Zerstäubergas nach jedem Zerstäubungsvorgang beschleunigt wird. Das Spray selbst kann dadurch als Zerstäubergas wirken oder aber das mit dem Spray beschleunigte Zerstäubergas kann für einen weiteren Zerstäubungsvorgang verwendet werden. Ausserdem wird durch den Beschleunigungsvorgang eine Erhöhung der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Medium und dem Zerstäubergas und/oder dem Spray erreicht, wodurch die Zerstäubung deutlich gesteigert wird.

Gemäss einer anderen Variante des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das Medium vor dem Zerstäubungsvorgang geteilt wird. Eine Teilung des Mediums führt zu einer Vergrösserung der Oberfläche des Mediums, wodurch die Zerstäubung effektiver durchgeführt wird. Es wird bei einer aerodynamischen Zerstäubung auf diese Weise weniger Zerstäubergas benötigt, was sich beispielsweise in einem niedrigeren Druck des Gasstroms oder in einer insgesamt reduzierten Menge des Gasstroms niederschlägt.

Gemäss eines weiteren bevorzugten Ablaufs des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das Medium in einem Zerstäuberraum zerstäubt wird. Durch diese räumliche Begrenzung kann das Spray in einer gewünschten Form geführt werden. Ausserdem wird wirksam vermieden, dass unerwünschte Verunreinigungen in das Spray eindringen. Gleichzeitig dient die räumliche Begrenzung auch dem Schutz der umliegenden Umgebung, für den Fall, dass beispielsweise gesundheitsschädliche oder giftige Substanzen zerstäubt werden.

Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn das Medium an mehr als einer Stelle dem Zerstäuberraum zugeführt wird. Diese Aufteilung des Mediums führt zu einer Vergrösserung der Oberfläche des Mediums und gleichzeitig kann der Zerstäuberraum so gestaltet werden, dass das Medium unter Ausbildung eines möglichst geringen Grobsprayanteils zerstäubt wird.

Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, wenn das Medium dem im Wesentlichen axialsymmetrischen Zerstäuberraum exzentrisch zugeführt wird. Diese Vorgabe der Symmetrie erleichtert die Erzeugung eines axialsymmetrischen Sprays.

Es kann sich jedoch auch vorteilhaft erweisen, wenn das Medium dem im Wesentlichen axialsymmetrischen Zerstäuberraum exzentrisch zugeführt wird. Unabhängig von der Bewegungsrichtung des Mediums relativ zum Zerstäubergas kann durch diesen Verfahrensschritt ein Drall des Zerstäubergases besonders wirkungsvoll auf das Medium übertragen werden. Ferner lassen sich auf diese Weise Sprayformen realisieren, die nicht rotationssymmetrisch sind, beispielsweise lang gestreckte oder ovale.

Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass das erzeugte Spray einer Richtungsänderung unterworfen wird. Mit diesem Verfahrensschritt lässt sich eine räumliche Trennung des Feinsprayanteils und des Grobsprayanteils realisieren. Auf Grund ihrer unterschiedlichen Durchmesser können kleinere Tropfen einer Richtungsänderung auf Grund ihrer geringeren Trägheit besser folgen als grosse Tropfen. Die vom Feinsprayanteil und vom Grobsprayanteil erfüllten Volumina verändern auf diese Weise ihre relative Lage.

Bei einer anderen Variante des der Erfindung zu Grunde liegenden Verfahrens kann es vorteilhaft sein, wenn der Grobsprayanteil aufgefangen und daraus ein Mediumfilm gebildet wird. Der Mediumfilm kann bei der mehrstufigen Zerstäubung direkt einem weiteren Zerstäubungsvorgang unterworfen werden, sowohl auf Grund aerodynamischer als auch mechanischer Effekte. Insbesondere kann im Fall eines sich bildenden Mediumfilms die kinetische Energie der den Film bildenden Ligamente und/oder Tropfen für die nächste Zerstäubungsstufe aktiviert werden. Dies führt letzten Endes zu einer Minimierung des Energiebedarfs des den Mediumfilm zerstäubenden Zerstäubungsvorgangs.

Günstig ist es, wenn der Mediumfilm höchstens halb so dick wie ein Film des Mediums in einem vorangehenden Zerstäubungsvorgang gebildet wird. Die Reduzierung der Dicke des Mediumfilms führt zu kleineren Tropfen im Vergleich zum vorhergehenden Zerstäubungsvorgang. Ferner wird ein kleinerer Massenstrom des Zerstäubergases benötigt.

Es kann vorzugsweise jedoch auch vorgesehen sein, dass der Mediumfilm höchstens ein Drittel so dick wie ein Strahl des Mediums in einem vorangehenden Zerstäubungsvorgang gebildet wird. Ein dünnerer Mediumfilm benötigt weniger Energie für den Zerstäubungsvorgang und führt zu kleineren Tropfen. Bevorzugt werden Filme von höchstens einem Viertel der Dicke des Strahls gebildet.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Mediumfilm zu einem Spray mit einem Feinsprayanteil und einem Grobsprayanteil zerstäubt wird. Auf diese Weise kann die sich einstellenden Tropfengrössenverteilung gezielt variiert werden und gegebenenfalls ein bimodales Spray erzeugt werden. Darüber hinaus benötigt die sofortige Zerstäubung des sich gerade bildenden Mediumfilms wesentlich weniger Raum als die Zerstäubung eines hydraulisch voll ausgebildeten Mediumstrahls.

Ferner kann vorgesehen sein, dass der Mediumfilm derart zerstäubt wird, dass der bei der Zerstäubung entstehende Grobsprayanteil kleinere Tropfen aufweist als der den Mediumfilm bildende Grobsprayanteil. Auf diese Weise lässt sich ein Spray erzeugen, das in einer Tropfengrössenverteilung mehrere Maxima aufweist, beispielsweise ein bimodales Spray.

Vorteilhaft kann es sein, wenn das Medium zu annähernd gleichen Teilen mechanisch und aerodynamisch zerstäubt wird. Auf diese Weise wird der Energiebedarf zur Zerstäubung des Mediums auf ein Minimum reduziert, da sich eine mechanische und eine aerodynamische Zerstäubung gegenseitig fördern.

Es kann jedoch auch günstig sein, wenn in dem Medium vor dem Zerstäubungsvorgang Turbulenzen erzeugt werden. Durch die Erzeugung der Turbulenzen erhöht sich die kinetische Energie des Flüssigkeitsstrahls, wodurch die Zerstäubung verbessert wird.

Bei dem der Erfindung zu Grunde liegenden Verfahren kann grundsätzlich vorgesehen sein, dass das Medium vor dem Zerstäubungsvorgang in Rotation versetzt wird. Das so mit einem Drall versehene Medium überträgt diesen bei der Zerstäubung auf die gebildeten Tropfen, wodurch das Spray in seiner Form stabilisiert wird.

Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn aus dem rotierenden Medium ein Filmkegel erzeugt wird. Ein Filmkegel weist eine im Vergleich zu einem Mediumstrahl grössere Oberfläche auf und kann dadurch leichter zerstäubt werden. Ausserdem führt der auf Grund der Rotation des Mediums entstandene Filmkegel zu einer Stabilisierung der Form des Sprays.

Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Rotation dadurch erzeugt wird, dass der zu zerstäubende Mediumstrahl vor dem Eintritt in den Zerstäuberraum gegen als Widerstand wirkende Bauteile geleitet wird. Diese Führung des Mediums ist besonders einfach zu realisieren. Darüber hinaus wird der Zerstäuberraum von zusätzlichen Bauteilen freigehalten.

Günstig kann es jedoch sein, wenn das Medium vor dem Eintritt in den Zerstäuberraum eine Druckdralldüse durchströmt. Durch die Druckdralldüse ist ein Mediumfilmkegel erzeugbar, der auf Grund mechanischer und aerodynamischer Effekte zerstäubbar ist. Dies resultiert weiterhin in einem formstabilen Spray.

Gemäss einer weiteren Alternative des der Erfindung zu Grunde liegenden Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das Medium brennbar ist und dass es zum Erzeugen von Wärme verbrannt wird. Durch Verwendung eines brennbaren Mediums lässt sich der Feinsprayanteil von dem Grobsprayanteil beispielsweise dadurch trennen, dass der Feinsprayanteil vollständig verbrannt wird, wozu er jedoch zunächst verdampft werden muss. Ein zerstäubtes Medium lässt sich besonders leicht verdampfen und in der Folge davon sauber und rückstandsfrei verbrennen.

Grundsätzlich kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Feinsprayanteil verdampft wird. Dadurch erfolgt eine Trennung von dem Feinsprayanteil und dem Grobsprayanteil, bei der der Grobsprayanteil erhalten bleibt. Auf diese Weise lässt sich der Grobsprayanteil gezielt erneut zerstäuben.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine zur Verdampfung benötigte Wärme einer den Feinsprayanteil umgebenden Gasphase entzogen wird. Es werden hierzu keine weiteren Bauteile benötigt, die Wärme kann beispielsweise der Flamme oder dem Abgasstrom entzogen werden.

Vorteilhaft ist es, wenn der Grobsprayanteil verdampft wird. In diesem Fall ist eine Zerstäubungsstufe als Verdampferstufe ausgebildet, die zur Bildung eines Gassprays führt. Dies kann insbesondere bei Verbrennungen Vorteile für eine saubere und rückstandsfreie Verbrennung des Mediums bieten.

Dabei kann es besonders günstig sein, wenn aus dem Grobsprayanteil vor der Verdampfung ein Film gebildet wird. Ein Film, insbesondere ein dünner, weist eine besonders grosse Oberfläche auf und kann leicht Energie in Form von Wärme aufnehmen. Ausserdem lässt sich ein Film besonders leicht zerstäuben, was wiederum zu kleinen Tropfen führt.

Ferner kann vorgesehen sein, dass eine zur Verdampfung benötigte Wärme dem Film von heissen, mit dem Film in Kontakt stehenden Bereichen eines die Verbrennung umgebenden Raumes zugeführt wird. Die Wärme kann auf den Film besonders gut übertragen werden, wenn ein Kontakt zwischen den die Wärme liefernden Bauteilen und dem Film besteht.

Günstig kann es sein, wenn während einer Zündphase einer Verbrennung des brennbaren Mediums der Grobsprayanteil weniger als 1% des gesamten Sprays beträgt. Besonders während der Zündphase ist es wichtig, den Grobsprayanteil klein zu halten, damit das Medium vollständig verdampfen kann. Dies ist beispielsweise bei Heizbrennern wichtig, wenn die Temperatur des Brenners zu Beginn der Zündphase noch relativ niedrig ist.

Vorteilhaft kann es sein, wenn die Zündphase zwischen 10 und 40 Sekunden andauert. Diese Zeit wird benötigt, um einen die Verbrennung umgebenden Raum aufzuwärmen und schliesslich eine stationäre Verbrennung zu erhalten.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass in einer stationären Verbrennungsphase im Anschluss an die Zündphase der Grobsprayanteil weniger als 10% des gesamten Sprays beträgt. Auf Grund der höheren Temperaturen während der stationären Phase, ist auch eine weniger feine Zerstäubung für ein wünschenswertes Verbrennungsergebnis ausreichend.

Für den Fall, dass das Medium verbrannt wird, kann es vorteilhaft sein, wenn mindestens ein Teil eines beim Verbrennen erzeugten Abgases als Zerstäubergas verwendet wird. Das in der Regel warme Abgas kann das Medium vor dem Zerstäubungsvorgang bereits erwärmen und dadurch die Zerstäubung erleichtern. Ferner kann durch den Abgasanteil die Stickoxidbildung während der Verbrennung herabgesetzt werden. Ausserdem kann durch eine solche Abgasbeimischung der Gesamtmassenstrom des Zerstäubergases erhöht werden, wodurch der Förderdruck gesenkt werden kann. Dies erlaubt es beispielsweise, bei Heizbrennern auf einen Kompressor zu verzichten und stattdessen ein technisch weniger aufwändiges und kostengünstigeres Gebläse einzusetzen.

Günstig ist es, wenn ein Teil der zum Verbrennen zugeführten Verbrennungsluft als Zerstäubergas verwendet wird. Dadurch wird das Zerstäubergas in zweifacher Hinsicht genutzt. Erstens dient es der Zerstäubung und zweitens der Verbrennung. Durch diese Massnahme lässt sich der Energiebedarf der Zerstäubung zusätzlich verringern.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Teil der als Zerstäubergas verwendeten Verbrennungsluft zwischen 30% und 50% ausmacht. Der restliche Anteil der Verbrennungsluft kann an einer anderen Stelle der Verbrennung zugeführt werden und dazu dienen, die Flammenstabilität zu erhöhen.

Günstig kann es ferner sein, wenn der Teil der als Zerstäubergas verwendeten Verbrennungsluft während der Zündphase grösser ist als während der stationären Phase. Um eine Verbrennung in einer gewünschten Weise zu initiieren, ist es günstig, einen zusätzlichen Überschuss an Verbrennungsluft vorzusehen.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird ferner durch eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, dass die Vorrichtung mindestens eine weitere Zerstäubungsstufe aufweist zum Zerstäuben eines Grobsprayanteils des aus mindestens einem Feinsprayanteil und dem Grobsprayanteil gebildeten Sprays, wobei der Grobspray-anteil durch die Tropfen und/oder Ligamente gebildet wird, die eine bestimmte Grösse überschreiten. Bei einer einzigen Zerstäubungsstufe bleiben wie eingangs beschrieben oftmals grosse Tropfen und/oder Ligamente zurück, die für verschiedene Anwendungen noch zu gross sind. Durch mindestens eine weitere Zerstäubungsstufe eröffnet sich die Möglichkeit, genau diese Tropfen und/oder Ligamente erneut zu zerstäuben, was insgesamt zu einer effektiveren und besseren Zerstäubung führt.

Dabei ist es besonders günstig, wenn die weitere Zerstäubungsstufe zeitlich regelbar ist. Auf diese Weise kann eine nahezu beliebige Tropfengrössenverteilung des Sprays eingestellt werden, und zwar zusätzlich bei Zerstäubungsvorgängen, die eine zeitliche Veränderung erfordern. Dies ist beispielsweise bei Heizungsanlagen der Fall, bei denen es erforderlich ist, während einer Zündphase eines Brenners ein feineres Spray mit einem geringeren Grobspray-anteil zu erzeugen als während eines stationären Verbrennungsvorgangs.

Vorteilhaft ist es, wenn die Zerstäubungsstufe mindestens einen Zerstäuberraum umfasst. Der Zerstäuberraum schützt zunächst das erzeugte Spray, bevor es aus der Sprayauslassöffnung austreten kann. Ausserdem schützt der Zerstäuberraum die Umgebung der Vorrichtung vor unbeabsichtigter Belastung mit beispielsweise gesundheitsschädlichen oder feuergefährlichen Medien.

Günstig ist es, wenn der Zerstäuberraum mindestens eine Zerstäubergaseinlassöffnung zum Zuführen eines Zerstäubergases umfasst, die eine Zerstäubergasbewegungsrichtung bestimmt. Durch die Zerstäubergaseinlassöffnung kann ein Zerstäubergas in die Vorrichtung eingeleitet werden, was eine Ausnutzung aerodynamischer Effekte zur Zerstäubung ermöglicht.

Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn die Zerstäubergaseinlassöffnung die Einlassöffnung für das Medium umgibt. Auf diese Weise ist die Bildung eines koaxialen Sprays möglich, wenn das Medium und das Zerstäubergas parallel zueinander in die Vorrichtung eingeleitet werden.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Zerstäuberraum im Wesentlichen eine Rotationssymmetrie aufweist. Durch diese räumliche Vorgabe lässt sich besonders leicht ein rotationssymmetrisches Spray erzeugen. Zusätzlich wird das Spray durch diese räumliche Begrenzung in seiner rotationssymmetrischen Form stabilisiert.

Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Einlassöffnung des Mediums so angeordnet ist, dass die Mediumbewegungsrichtung eine Komponente parallel zur Symmetrieachse des Zerstäuberraums aufweist. Durch diese Anordnung kann die Bewegungsrichtung des Mediums durch die Bewegung des Zerstäubergases stabilisiert werden.

Günstig kann es sein, wenn die Symmetrieachse der Einlassöffnung des Mediums mit der Symmetrieachse des Zerstäuberraums zusammenfällt. Diese rotationssymmetrische Anordnung der Einlassöffnung am Zerstäuberraum ermöglicht die Bildung eines vollständig rotationssymmetrischen Sprays.

Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Einlassöffnung und die Zerstäubergaseinlassöffnung so angeordnet sind, dass die Mediumbewegungsrichtung eine Komponente quer zur Zerstäubergasbewegungsrichtung aufweist. Durch diese Anordnung der Zerstäubergaseinlassöffnung wird ein Transversal-Zerstäuber realisiert. Dabei genügt es für eine effektive Zerstäubung, wenn das Zerstäubergas eine kleinere Geschwindigkeit aufweist als bei einem Ko-axialzerstäuber.

Günstig ist es, wenn die Einlassöffnung und die Zerstäubergaseinlassöffnung so angeordnet sind, dass die Mediumbewegungsrichtung eine Komponente parallel zur Zerstäubergasbewegungsrichtung aufweist. Bei dieser Anordnung wird der gerichtete Strahl des Mediums zusätzlich von einem durch das Zerstäubergas gebildeten Gasstroms geführt.

Vorteilhaft kann es auch sein, wenn die Einlassöffnung und die Zerstäubergaseinlassöffnung so angeordnet sind, dass die Mediumbewegungsrichtung eine Komponente antiparallel zur Zerstäubergasbewegungsrichtung aufweist. Dadurch kann der Mediumstrahl entgegen seiner Strahlrichtung von dem Zerstäubergas angeströmt werden, was zu einer Erhöhung der Turbulenz im Zerstäuberraum führt und die Qualität des Sprays steigert.

Vorteilhaft ist es, wenn die Zerstäubergaseinlassöffnung im Bereich der Einlassöffnung des Mediums angeordnet ist. Diese Anordnung fördert die Effektivität der Zerstäubung, da Energieverluste des austretenden Mediums sowie des austretenden Zerstäubergases minimiert werden, weil diese auf Grund der räumlichen Nähe schnell aufeinander treffen.

Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Zerstäubergaseinlassöffnung im Bereich der Spray-auslassöffnung angeordnet ist. Auf diese Weise kann eine Zerstäubungsstufe dadurch realisiert werden, dass der Grobsprayanteil des Sprays durch die Zufuhr des Zerstäubergases im Austrittsbereich des Sprays aus der Vorrichtung erneut zerstäubt wird.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Zerstäubergaseinlassöffnung die Sprayauslassöffnung ringförmig umgibt. Dies ermöglicht eine Reduzierung des Spraydurchmessers durch Zufuhr eine Zerstäubergases. Gleichzeitig wird die Form des Sprays stabilisiert.

Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass die Zerstäubungsstufe eine Tropfenselektionsvorrichtung zum Aussondern von grossen Tropfen vorgesehen ist und dass die Tropfenselektionsvorrichtung durch mindestens einen Vorsprung gebildet wird, der mindestens teilweise in ein von dem Spray ausgefülltes Volumen hineinragt. Wie bereits eingangs beschrieben, halten sich die grossen Tropfen in der Regel im äusseren Bereich des von dem Spray ausgefüllten Volumens auf, insbesondere dann, wenn durch das Medium ein Spraykegel gebildet wird. Der Grund hierfür liegt in der Trägheit der grossen Tropfen. Durch die Tropfenselektionsvorrichtung können die grossen Tropfen aufgefangen und gegebenenfalls einer weiteren Zerstäubung unterworfen werden.

Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn die Tropfen-selektionsvorrichtung einen Teil des Zerstäuberraums bildet. Auf diese Weise wird die Grösse der Vorrichtung reduziert und gleichzeitig die Form des Sprays auf eine bestimmte Weise vorgegeben.

Es kann bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass die Tropfenselektionsvorrichtung die Sprayauslassöffnung umgibt und in diese hineinragt. Auf diese Weise wird verhindert, dass zu grosse Tropfen aus der Sprayauslassöffnung austreten können. Somit lässt sich die Verteilungscharakteristik des Sprays gezielt beeinflussen. Ferner besteht die Möglichkeit, die ausselektierten grossen Tropfen, die auf der Tropfenselektionsvorrichtung auftreffen, erneut zu zerstäuben. Dadurch wird eine Zerstäubungsstufe im Bereich der Sprayauslassöffnung gebildet.

Günstig ist es, wenn die Tropfenselektionsvorrichtung so weit in die Sprayauslassöffnung hineinragt, dass eine Verbindungslinie zwischen dem Zentrum der Einlassöffnung des Mediums und der Tropfenselektionsvorrichtung mit der Symmetrieachse des Zerstäuberraums mindestens einen Winkel von 5 DEG bilden. Dadurch ist auch bei einer exzentrischen Anordnung der Einlassöffnung des Mediums gewährleistet, dass der Strahl des Mediums nicht direkt aus der Sprayauslassöffnung austreten kann. Das nicht zerstäubte Medium wird in diesem Fall nämlich durch die Tropfenselektionsvorrichtung abgefangen und kann auf dieser einen Film bilden, der erneut zerstäubt werden kann.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Tropfenselektionsvorrichtung ein Teil einer Zerstäubergaseinlassöffnung ist. Wenn sich an der Tropfenselektionsvorrichtung ein Film des Mediums gebildet hat, kann das durch die Zerstäubergaseinlassöffnung strömende Zerstäubergas den Mediumfilm zerstäuben. Dabei kann die Geschwindigkeit des strömenden Zerstäubergases variiert werden, beispielsweise ist auch eine gepulste Zufuhr des Zerstäubergases denkbar. Dadurch lässt sich ganz gezielt die Entstehung grosser Tropfen vermeiden und mit einem möglichst geringen Energieaufwand das ganze Medium in einer gewünschten Art und Weise zerstäuben.

Vorteilhaft ist es, wenn die Sprayauslassöffnung einen kleineren Durchmesser als der Zerstäuberraum aufweist. Ein zu einem Auslass hin verringerter Durchmesser führt nach dem Kontinuitätsgesetz zu einer Zunahme der Strömungsgeschwindigkeit der durch die Öffnung strömenden Teilchen. Dies bedeutet, dass das Spray und somit auch das möglicherweise verwendete Zerstäubergas erneut beschleunigt werden, wodurch die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Medium und dem Zerstäubergas erhöht wird, was zu einer weiteren Verringerung der Tropfengrösse führen kann.

Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Spray-auslassöffnung mindestens teilweise mit einem Auslasshindernis beanstandet bedeckt ist.

Durch dieses Auslasshindernis wird das Spray einer Richtungsänderung unterworfen. Grosse und damit träge Tropfen können unter Umständen dieser Richtungsänderung nicht folgen und bleiben am Auslasshindernis oder an der Vorrichtung hängen. Eine erneute Zerstäubung der hängen gebliebenen Tropfen ist in einer weiteren Zerstäubungsstufe möglich.

Es kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn das Auslasshindernis eine Symmetrieachse aufweist, die parallel zur Symmetrieachse der Auslassöffnung verläuft. Durch eine derartige symmetrische Anordnung kann dem Spray eine symmetrische Form vorgegeben werden. Ferner ist es möglich, durch diese Anordnung auch eine halbsymmetrische Sprayform auszubilden.

Dabei kann es jedoch vorteilhaft sein, wenn die Symmetrieachse des Auslasshindernisses mit derjenigen der Auslassöffnung zusammenfällt, wodurch ein symmetrisches Spray gebildet werden kann.

Günstig ist es, wenn das Auslasshindernis innerhalb der Zerstäuberkammer angeordnet ist und wenn eine Durchtrittsöffnung zwischen dem Auslasshindernis und dem Zerstäuberraum sich in Richtung auf die Sprayauslassöffnung hin verjüngt. Dies führt zu einer zusätzlichen Verengung des Auslasses, was gleichsam in einer Erhöhung der Durchtrittsgeschwindigkeit des Sprays resultiert. Auf Grund dieser Beschleunigung wird die Zerstäubung zusätzlich gesteigert und ferner im Bereich der Durchtrittsöffnung eine Zerstäubungsstufe ausgebildet, die zur Zerstäubung des Mediums dient, das in einem Randbereich der Durchtrittsöffnung hängen bleibt.

Bei den relativen Abmessungen des Auslasshindernisses und einer Zerstäubungszonenlänge erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Zerstäubungszonenlänge durch den Abstand der Einlassöffnung des Mediums und dem Auslasshindernis festgelegt ist und wenn der Durchmesser des Auslasshindernisses grösser als das 0,05fache der Zerstäubungszonenlänge ist. Eine Mindestgrösse des Auslasshindernisses ist nötig, damit es eine Wirkung auf das in der Zerstäubungszone gebildete Spray ausüben kann.

Ferner erweist es sich als günstig, wenn der Durchmesser des Auslasshindernisses kleiner als die Zerstäubungszonenlänge ist. Auf diese Weise kann sich innerhalb der Zerstäubungszone ein Spray bilden und es werden durch das Auslasshindernis nur diejenigen Tropfen herausselektiert, die zu gross sind.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein Verhältnis der Durchmesser des Auslasshindernisses und der Zerstäubungszonenlänge zwischen 0,2 und 0,4 beträgt. Ein solches Verhältnis führt zu besonders günstigen Zerstäubungsbedingungen.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Zerstäubungszonenlänge dem 5- bis 100fachen des Durchmessers eines durch die Einlassöffnung des Mediums austretenden Mediumstrahls entspricht. Durch diese relative Dimensionierung wird sichergestellt, dass der Mediumstrahl grösstenteils zerstäubt ist, bevor er oder das Spray auf das Auslasshindernis trifft.

Als vorteilhaft erweist es sich, wenn die Einlassöffnung des Mediums so angeordnet ist, dass eine Mediumbewegungsrichtung und die Symmetrieachse des Zerstäuberraums einen Winkel zwischen 0 und 180 DEG bilden. Das Medium kann auf diese Weise einem Drall unterworfen werden oder aber auch gezielt eine Wandung des Zerstäuberraums anspritzen. Besonders vorteilhaft weist sich diese Winkelbildung bei einer zusätzlichen Zerstäubergaseinlassöffnung am Zerstäuberraum.

Grundsätzlich kann eine Druckdralldüse vorgesehen sein. Durch die Druckdralldüse werden insbesondere mechanische Effekte zur Zerstäubung ausgenutzt. Ferner wird die Form des Sprays durch eine in der Druckdralldüse erzeugte Rotation und dem infolge der Rotation austretenden Filmkegel des Mediums stabilisiert.

Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn die Druckdralldüse eine Druckdralldüsenauslassöffnung aufweist und wenn die Einlassöffnung des Mediums durch die Druckdralldüsenauslassöffnung gebildet wird. Das Medium wird bei einer derartigen Anordnung zunächst durch die Druckdralldüse hindurchgeleitet und tritt aus dieser anschliessend direkt in den Zerstäuberraum ein. Durch diese Anordnung kann insbesondere die Baulänge der Vorrichtung deutlich reduziert werden. Die Verwendung einer Druckdralldüse vermindert den Zerstäubergasbedarf, so ein solcher vorgesehen ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Zerstäuber-gas-einlassöffnung so angeordnet ist, dass die Zerstäubergasbewegungsrichtung eine Komponente parallel zu einer Tangente in Umfangsrichtung des Zerstäuberraumes aufweist. Auf diese Weise kann das in den Zerstäuberraum eintretende Medium einem durch das Zerstäubergas erzeugten Drall unterworfen werden. Dies erhöht die Stabilität der Sprayform.

Vorteilhaft ist es, wenn die Zerstäubergaseinlassöffnung so angeordnet ist, dass die Zerstäubergasbewegungsrichtung eine parallele Komponente zur Drehrichtung eines aus der Druckdralldüse austretenden Mediumkegels im Bereich des Zusammentreffens von Medium und Zerstäubergas aufweist. Durch diese Anordnung wird der Mediumkegel in seiner Form stabilisiert und je nach Austrittsgeschwindigkeit des Zerstäubergases verkleinert oder vergrössert.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Zerstäubergaseinlassöffnung so angeordnet ist, dass die Zerstäubergasbewegungsrichtung eine antiparallele Komponente zur Drehrichtung eines aus der Druckdralldüse austretenden Mediumkegels aufweist. Durch diese antiparallele Beaufschlagung des Mediumkegels mit dem Zerstäubergas kann bei einer gleich effektiven Zerstäubung die Gasaustrittsgeschwindigkeit verringert und durch diese Gegenstromtechnik die Form des Sprays aufgeweitet werden.

Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass in einer Mediumzuführung zur Einlassöffnung des Mediums ein Einlasshindernis angeordnet ist. Im strömenden Medium wird durch dieses Einlasshindernis eine Turbulenz erzeugt und damit die kinetische Energie des Mediums erhöht, wodurch die Zerstäubung besonders effektiv abläuft.

Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn sich das Einlasshindernis im Wesentlichen in einer Richtung quer zur Mediumbewegungsrichtung erstreckt. Dadurch wird die Turbulenzbildung besonders effektiv.

Es kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass das Einlasshindernis durch einen zylindrischen Körper gebildet wird.

Abgesehen von anderen denkbaren Hindernisformen kann vorgesehen sein, dass das Einlasshindernis durch eine Platte gebildet wird. Der Mediumstrahl lässt sich so leichter zerstäuben, denn die kinetische Energie seiner Turbulenz wird durch die Platte erhöht.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass sich die Einlassöffnung des Medium in Richtung der Mediumbewegungsrichtung erweitert. Eine Erweiterung führt zu einer Verminderung der Austrittsgeschwindigkeit des Mediums, was eine Zerstörung der hydraulisch ausgebildeten Geschwindigkeitsprofile führt und dadurch die Turbulenzen verstärkt. Deshalb ist es günstig, wenn keine Strömungsablösung in der Einlassöffnung auftritt. Dazu ist es vorteilhaft, die Oberfläche der Einlassöffnung glatt zu gestalten und jegliche scharfen Kanten zu vermeiden.

Besonders günstig ist es dabei, wenn ein durch die Erweiterung vorgegebener Aufweitungswinkel weniger als 30 DEG aufweist.

Bevorzugterweise kann vorgesehen sein, dass der Aufweitungswinkel zwischen 5 DEG und 20 DEG liegt. Diese Winkel ergeben eine Optimierung der Turbulenzbildung.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird ausserdem durch einen Heizbrenner der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, dass eine Vorrichtung zum Zerstäuben eines flüssigen Mediums an der Einlassöffnung des Verbrennungsraums vorgesehen ist, mit mindestens einer eine Mediumbewegungsrichtung vorgebende Einlassöffnung für das Medium und einer Sprayauslassöffnung für ein von der Vorrichtung in einer ersten Zerstäubungsstufe erzeugtes Spray, bestehend aus Tropfen und/oder Ligamenten unterschiedlicher Grösse, wobei die Vorrichtung mindestens eine weitere Zerstäubungsstufe aufweist zum Zerstäuben eines Grobsprayanteils des aus mindestens einem Feinsprayanteil und dem Grobsprayanteil gebildeten Sprays, wobei der Grobsprayanteil durch die Tropfen und/oder Ligamente gebildet wird, die eine bestimmte Grösse überschreiten. Ein Heizbrenner mit einer derartigen Vorrichtung zum Zerstäuben weist wesentlich verbesserte Eigenschaften auf betreffend Abgaswerte und Brennstoffbedarf. Grund hierfür ist die optimierte Zerstäubung des Mediums im Einlassbereich, wodurch die Verbrennung optimiert ist.

Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Auslassöffnung für Verbrennungsprodukte auf einer Innenseite oder einer Aussenseite des Verbrennungsraums beabstandet durch mindestens ein Hindernis bedeckt wird. Durch diese Anordnung wird, wie schon bei der Vorrichtung zum Zerstäuben erläutert, eine weitere Zerstäubungsstufe realisiert, wodurch der Heizbrenner insgesamt Teil der Vorrichtung zum Zerstäuben wird. Grosse Tropfen, die ungehindert durch eine für die Verbrennung benötigte Flamme hindurchtreten, werden durch das Hindernis unter anderem daran gehindert, den Verbrennungsraum ungehindert zu verlassen. Vielmehr treffen die Tropfen auf das Hindernis auf, bilden zunächst einen Film und werden, da sich das Hindernis im Verbrennungsraum oder etwas ausserhalb von diesem befindet und deswegen entsprechend heiss ist, verdampft. Das verdampfte Medium kann leicht entzündet werden, wodurch eine vollständige Verbrennung des gesamten Mediums realisiert wird. Mehrere Hindernisse können kaskadenförmig hintereinander angeordnet sein.

Günstig ist es, wenn das Hindernis durch eine Scheibe gebildet wird. Eine Scheibe lässt sich leicht an eine kreisförmige Auslassöffnung anpassen. Darüber hinaus fördert sie einen symmetrischen Verbrennungsvorgang.

Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Symmetrieachsen des Hindernisses und die Auslassöffnung für die Verbrennungsprodukte zusammenfallen. Auf diese Weise lässt sich ein symmetrischer Verbrennungsvorgang realisieren, bei dem auch die zunächst nicht verdampften Tropfen zur Bildung einer symmetrischen Flamme beitragen.

Günstig kann es sein, wenn der Durchmesser des Hindernisses mindestens dem Durchmesser der Auslassöffnung für die Verbrennungsprodukte entspricht. Dadurch werden sämtliche unverbrannten Tropfen des Mediums daran gehindert, an dem Hindernis vorbeizufliegen. Durch das heisse Hindernis werden alle Tropfen verdampft.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Durchmesser der Hindernisses maximal dem 1,5fachen des Durchmessers der Auslassöffnung entspricht. Bei diesem Grössenverhältnis werden alle unverdampften Tropfen von dem Hindernis sicher erfasst. Die Umlenkung der Verbrennungsprodukte vor dem Austreten aus dem Verbrennungsraum ist unterhalb dieses Werts besonders günstig.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass der Abstand zwischen der Auslassöffnung für die Verbrennungsprodukte und dem Hindernis mindestens dem 0,2fachen des Durchmessers der Auslassöffnung für die Verbrennungsprodukte entspricht. Durch diese Wahl des Abstandes ist ein Austreten des Abgases aus dem Verbrennungsraum sicher gewährleistet.

Darüber hinaus kann es günstig sein, wenn der Abstand zwischen der Auslassöffnung und dem Hindernis höchstens dem 0,5fachen des Durchmessers der Auslassöffnung entspricht. Der Abstand sollte nicht zu gross gewählt werden, damit alle unverbrannten Tropfen auch wirklich auf das Hindernis auftreffen.

Günstig ist es, wenn eine Abgasrückführung vorgesehen ist, die die Auslassöffnung für die Verbrennungsprodukte mit mindestens einer Zerstäubergas-einlassöffnung verbindet. Durch eine solche Abgasrückführung kann ein Teil des Zerstäubergases durch das Abgas gebildet werden, wodurch insbesondere die Stickoxidbildung bei der Verbrennung verringert wird.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform des Heizbrenners kann vorgesehen sein, dass der Vorrichtung zum Zerstäuben ein Gebläse vorgeschaltet ist zum Erzeugen eines Zerstäubergasstroms. Für Heizbrenner mit herkömmlichen Zerstäubungsvorrichtungen werden Kompressoren zur Erzeugung des Zerstäubergasstroms benötigt. Mit diesen können Förderdrucke grösser als 0,5 bar erzeugt und Geschwindigkeiten des Zerstäubergasstromes bis zu Schallgeschwindigkeit erreicht werden. Bei Heizbrennern mit Vorrichtungen zum Zerstäuben, wie sie durch diese Erfindung vorgeschlagen werden, genügt es, ein Gebläse einzusetzen, mit dem nur Förderdrucke von höchstens 0,5 bar und Geschwindigkeiten des Zerstäubergasstromes deutlich unterhalb der Schallgeschwindigkeit erzielt werden können. Ein durch das Gebläse erzeugter Druckunterschied reicht aus, um den flüssigen Brennstoff, beispielsweise Heizöl, optimal zu zerstäuben und eine ihrer Form stabilisierte Verbrennung zu gewährleisten.

Die nachfolgenden Beschreibungen bevorzugter Ausführungsformen dienen im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen: Fig. 1: einen Querschnitt durch einen zweistufigen Koaxialzerstäuber; Fig. 2: eine Querschnittsansicht durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines zweistufigen Koaxial-Zerstäubers; Fig. 3: eine perspektivische Ansicht eines rotationssymmetrischen Koaxialzerstäubers; Fig. 4: eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines Transversalzerstäubers; Fig. 5: eine schematische Seitenansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines Transversalzerstäubers; Fig. 6: eine schematische Seitenansicht eines vierten Ausführungsbeispiels eines Transversalzerstäubers; Fig. 7: eine schematische Längsschnittansicht durch einen Transversalzerstäuber, wie er in den Fig. 4, 5 und 6 dargestellt ist; Fig. 8: eine Querschnittsansicht eines Transversalzerstäubers, wie er in den Fig. 6 und 7 dargestellt ist; Fig. 9: eine Querschnittsansicht durch ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Transversalzerstäubers; Fig. 10: eine Querschnittsansicht durch ein siebtes Ausführungsbeispiel eines Transversalzerstäubers; Fig. 11: eine Seitenansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines Koaxialzerstäubers; Fig. 12: eine um 90 DEG gedrehte Seitenansicht des Koaxialzerstäubers aus Fig. 11; Fig. 13: eine Querschnittsansicht des Koaxialzerstäubers aus den Fig. 11 und 12; Fig. 14: eine Seitenansicht eines vierten Ausführungsbeispiels eines Koaxialzerstäubers; Fig. 15: eine um 90 DEG gedrehte Seitenansicht des Koaxialzerstäubers aus Fig. 14; Fig. 16: eine Querschnittsansicht des Koaxialzerstäubers aus den Fig. 14 und 15; Fig. 17: eine Querschnittsansicht eines achten Ausführungsbeispiels eines Transversalzerstäubers; Fig. 18: eine Querschnittsansicht durch ein fünftes Ausführungsbeispiels eines Koaxialzerstäubers; Fig. 19: eine Querschnittsansicht durch ein sechstes Ausführungsbeispiel eines Koaxialzerstäubers; Fig. 20: eine schematische Querschnittsansicht des Koaxialzerstäubers aus Fig. 18; Fig. 21: eine Querschnittsansicht eines siebten Ausführungsbeispiels eines Koaxialzerstäubers; Fig. 22: eine Querschnittsansicht des Koaxialzerstäubers aus Fig. 21; Fig. 23: eine Querschnittsansicht eines achten Ausführungsbeispiels eines Koaxialzerstäubers; Fig. 24: eine Querschnittsansicht des Koaxialzerstäubers aus Fig. 23; Fig. 25: ein neuntes Ausführungsbeispiels eines Koaxialzerstäubers; Fig. 26: ein zehntes Ausführungsbeispiel eines Koaxialzerstäubers; Fig. 27: eine Querschnittsansicht durch ein erstes Ausführungsbeispiels eines Dralldüsenzerstäubers; Fig. 28: eine Querschnittsansicht durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines Dralldüsenzerstäubers; Fig. 29: eine Querschnittsansicht durch ein drittes Ausführungsbeispiel eines Dralldüsenzerstäubers; Fig. 30: eine Querschnittsansicht durch ein viertes Ausführungsbeispiel eines Dralldüsenzerstäubers; Fig. 31: eine schematische Querschnittsansicht des Dralldüsenzerstäubers aus Fig. 27; Fig. 32: ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Dralldüsenzerstäubers; Fig. 33: ein sechstes Ausführungsbeispiel eines Dralldüsenzerstäubers; Fig. 34: ein siebtes Ausführungsbeispiel eines Dralldüsenzerstäubers; Fig. 35: eine Längsschnittansicht durch eine Einlassöffnung für das zu zerstäubende Medium; Fig. 36: eine Querschnittsansicht der Einlassöffnung aus Fig. 35; Fig. 37: eine Längsschnittansicht durch eine Mediumzuführung; Fig. 38: eine Querschnittsansicht durch die Mediumzuführung aus Fig. 37; Fig. 39: eine Längsschnittansicht durch eine Einlassöffnung des Mediums; Fig. 40: ein zweites Ausführungsbeispiel einer Einlassöffnung für das Medium; Fig. 41: eine schematische Querschnittsansicht durch einen Heizölbrenner mit einer mehrstufigen Heizölzerstäubung; Fig. 42: eine schematische Darstellung einer Abgasbeimischung bei einer mehrstufigen Heizölzerstäubung; und Fig. 43: eine Querschnittsansicht durch einen Heizölbrenner analog Fig. 41 mit einer im Verbrennungsraum angeordneten Prallscheibe.

In Fig. 1 ist ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 versehener Koaxialzerstäuber dargestellt, mit einem zylindrischen Flüssigkeitskanal 2, durch den eine Flüssigkeit 3 in Pfeilrichtung strömt und aus einer Austrittsöffnung 4 in Form eines Flüssigkeitsstrahls 5 austritt.

Der Flüssigkeitskanal 2 ist koaxial von einem Gaskanal 6 in Form eines Rohrabschnitts teilweise umgeben, wobei ein als eine Gaskanaleinlassöffnung 7 dienendes Ende in axialer Richtung mit der Austrittsöffnung 4 des Flüssigkeitskanals 2 überlappt. Der Durchmesser des Gaskanals 6 ist etwa dreimal so gross wie der Durchmesser des Flüssigkeitskanals 2.

Günstig sind auch Durchmesserverhältnisse, bei denen der Durchmesser des Gaskanals 6 denjenigen des Flüssigkeitskanals 2- um das 2 bis 10fache übertrifft.

Der Gaskanal 6 ist ferner koaxial von einem hülsenförmigen Gaskanal 6a umgeben, der eine Gaskanaleinlassöffnung 7a an seinem einen Ende und eine Gaskanalauslassöffnung 8a an seinem anderen Ende aufweist. Der Durchmesser des Gaskanals 6a beträgt etwa das 1,4-fache des Durchmessers des Gaskanals 6. Die Gaskanaleinlassöffnung 7a überlappt sich mit der Gaskanalauslassöffnung 8 derart, dass der Gaskanal 6 auf etwa einem Drittel seiner Länge vom Gaskanal 6a umgeben ist. Ferner sind die Abmessungen des Gaskanals 6 und des Gaskanals 6a so gewählt, dass die Randlinien der Aus-tritts-öffnung 4, der Gaskanalauslassöffnung 8 und der Gaskanalauslassöffnung 8a auf einer Kegeloberfläche 9 liegen. Ein zugehöriger Spraykegel weist einen halben Öffnungswinkel alpha auf, der etwa 10 DEG beträgt. Denkbar sind Öffnungswinkel alpha zwischen 3 DEG und 15 DEG , vorzugsweise jedoch zwischen 5 DEG und 10 DEG .

Durch die Gaskanaleinlassöffnungen 7 und 7a wird in einer zum Flüssigkeitsstrahl 2 parallelen Richtung ein Zerstäubergas 10 eingeleitet, das auf Grund der Anordnung der Gaskanäle 6 und 6a den Flüssigkeitsstrahl 2 in Form zweier hülsenförmiger Gasströme 11 und 11a umgibt. Das Zerstäubergas 10 wird den Gaskanälen 6 und 6a mit einer Geschwindigkeit zugeführt, die grösser als eine Geschwindigkeit der Flüssigkeit 3 ist. Infolgedessen trifft der Gasstrom 11 auf den Flüssigkeitsstrahl 5 ebenfalls mit einer grösseren Geschwindigkeit als Letzterer auf. Durch die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Gasstrom 11 und dem Flüssigkeitsstrahl 5 werden aus dem Flüssigkeitsstrahl 5 radial nach aussen und in Fliessrichtung Ligamente 12 herausgerissen, die durch Instabilitäten zu Tropfen 13 zerfallen. Die sich während dieses so genannten Primärzerfalls bildenden Tropfen 13 sind bei sonst gleichen Bedingungen umso kleiner, je grösser der Geschwindigkeitsunterschied zwischen dem Flüssigkeitsstrahl 5 und den Gasströmen 11 ist.

Die Förderdrucke für die Gasströme 11 und 11a sind so gewählt, dass die sich bildenden Tropfen 13 und Ligamente 12 innere Wandflächen 15 und 15a der Gaskanäle 6 und 6a nicht anspritzen. Der Förderdruck des Gasstroms 11a wird beim vorliegenden Ausführungsbeispiel zumindest gleich, vorzugsweise jedoch aber grösser als derjenige des Gasstroms 11 eingestellt. Analog wird der Massenstrom des Gasstroms 11a mindestens gleich, bevorzugt aber grösser als derjenige des Gasstroms 11 eingestellt.

Auf Grund der vorliegenden Anordnung sind beim Koaxial-Zerstäuber 1 zwei Zerstäubungsstufen realisiert. Eine erste Zerstäubungsstufe 25 wird gebildet durch das Aufeinandertreffen des Gasstroms 11 mit dem Flüssigkeitsstrahl 5. Das auf diese Weise entstandene Spray 14 aus Tropfen 13 wird in den Bereich des Gasstroms 11a bewegt, was zu einer erneuten Zerstäubung der Tropfen 13 und noch nicht zerfallener Ligamente 12 führt, jedoch bevorzugt zu einer Zerstäubung von besonders grossen Tropfen 13a und 13b sowie der Ligamente 12. Auf diese Weise wird ein Teil des Sprays 14 in einer zweiten Zerstäubungsstufe 26 einem zweiten Zerstäubungsvorgang unterworfen.

Durch den Impulsaustausch zwischen den strömenden Medien wird eines davon, im vorliegenden Fall die Flüssigkeit 3 in Form des Flüssigkeitsstrahls 5, beschleunigt, die Gasströme 11 und 11a dagegen werden abgebremst. Hierdurch wird der Geschwindigkeitsunterschied zwischen den beiden Medien mit zunehmendem Axialabstand von der Austrittsöffnung 4 immer kleiner. Ausserdem vermindert sich die Geschwindigkeit der Gasströme 11 und 11a durch eine Aufweitung desselben. Dementsprechend werden aus dem Flüssigkeitsstrahl 5 herausgerissene Ligamente 12a und die sich daraus bildenden Tropfen 13a mit zunehmendem Axialabstand von der Austrittsöffnung 4 immer grösser. Durch die Flüssigkeitsabtragung wird der noch intakte Flüssigkeitsstrahl 5 mit zunehmendem Abstand von der Austrittsöffnung 4 immer dünner und zunehmend aufgeraut, bis er schliesslich zu groben Ligamenten 12b zerfällt. Aus diesen Ligamenten 12b bilden sich Tropfen 13b. Die Gesamtheit aller gebildeten Tropfen 13, 13a und 13b bildet das insgesamt mit dem Bezugszeichen 14 versehene kegelförmige Spray, das von der Kegeloberfläche 9 begrenzt wird.

Der in Fig. 2 dargestellte Querschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines Koaxialzerstäubers 20 ist der Vereinfachung halber mit gleichen Bezugszeichen für identische Elemente versehen. In Ergänzung zu dem Koaxialzerstäuber 1 weisen die Gaskanäle 6 und 6a des Koaxialzerstäubers 20 an ihren Gaskanalauslassöffnungen 8 und 8a jeweils einen Umlenkvorsprung 21 beziehungsweise 21a auf, die sich in axialer und radialer Richtung auf den Flüssigkeitsstrahl 5 hin erstrecken. Die Umlenkvorsprünge 21 und 21a enden jeweils in einer Austrittskante 22 beziehungsweise 22a, durch die analog wie beim Koaxialzerstäuber 1 durch die Gaskanalaus-lass-öffnungen 8 und 8a, eine Kegeloberfläche 9 vorgegeben wird. Durch diese Umlenkvorsprünge 21 und 21a wird das Zerstäubergas 10 in Form der beiden Gasströme 11 und 11a in Richtung auf den Flüssigkeitsstrahl 5 hin umgelenkt, wodurch die Zerstäubung intensiviert wird.

Für den Fall, dass der Gasstrom 11a an der zweiten Zerstäubungsstufe 26 die gleiche Geschwindigkeit wie der Gasstrom 11 an der ersten Zerstäubungsstufe 25 aufweist, entsteht an der Stelle einer zweiten Gaszufuhr 23a im Bereich zwischen den Austrittskanten 22 und 22a ein grösserer Unterschied zwischen den Geschwindigkeiten des Flüssigkeitsstrahls 5 und des Gasstroms 11a als derjenige zwischen dem Flüssigkeitsstrahl 5 und dem Gasstrom 11 im Bereich einer ersten Gaszufuhr 23 zwischen der Austrittsöffnung 4 und der Austrittskante 22. Grund hierfür ist, dass der Flüssigkeitsstrahl 5 durch den Gasstrom 11 abgebremst wird, bevor er den Bereich der zweiten Gaszufuhr 23a erreicht.

Zusätzlich zu den Gaskanälen 6 und 6a kann eine beliebige Zahl nicht dargestellter, den Flüssigkeitsstrahl 5 koaxial umgebende Kanäle zur Förderung des Zerstäubergases 10 vorgesehen sein, die in ähnlicher Weise wie die beiden dargestellten Gaskanäle 6 und 6a das Zerstäubergas 10 zum Flüssigkeitsstrahl 5 leiten.

Die Austrittskanten 22 und 22a sind scharfkantig, damit die eventuell an die Wandflächen 15 und 15a der Gaskanäle 6 und 6a gelangte Flüssigkeit 3 wiederum zu kleinen Tropfen 13, 13a und 13b zerstäubt werden.

Einen die Gasströme 11 und 11a sowie weitere nicht dargestellte Gasströme bewirkende Versorgungsdruck nimmt von der Zerstäubungsstufe 25 zur Zerstäubungsstufe 26 und jeder weiteren in der Regel zu, kann aber auch konstant sein.

Ebenso kann ein entstehender Gasmassenstrom bei aufeinander folgenden Zerstäubungsstufen, beispielsweise den Zerstäubungsstufen 25 und 26, gleich sein oder aber auch zunehmen.

Eine Optimierung der einzelnen Zerstäubungsstufen wird durch eine nicht näher dargestellte Dosierung der jeweiligen Gasmassenströme einzeln optimiert. Dies kann beispielsweise über Dosierventile realisiert werden, die in einer Gaszuführung angeordnet sind, die mit den Gaskanaleinlassöffnungen 7 und 7a verbunden ist.

In Fig. 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Transversalzerstäubers dargestellt. Eine im Wesentlichen zylindrische Zerstäuberkammer 31 dient als Gaskanal 6 und wird in Pfeilrichtung parallel zu ihrer Symmetrieachse von einem Gasstrom 11 des Zerstäubergases 10 durchströmt. Quer zur Symmetrieachse der Zerstäuberkammer 31 ist an dieser ein radial nach aussen abstehender Flüssigkeitskanal 2 angeordnet. Der aus dem Flüssigkeitskanal 2 austretende, radial nach innen auf die Symmetrieachse der Zerstäuberkammer 31 gerichtete Flüssigkeitsstrahl 5 wird durch den Gasstrom 11 abgelenkt, und zwar in Richtung der Bewegung des Gasstroms 11, wie dies beispielsweise in Fig. 7 dargestellt ist.

Bei dem Transversalzerstäuber 30 besteht die Gefahr, dass der Flüssigkeitsstrahl 5 auf einen dem Flüssigkeitskanal 2 gegenüberliegenden Bereich der inneren Wandfläche 15 der Zerstäuberkammer 31 auftrifft.

Um dies zu vermeiden weist der in Fig. 4 dargestellte Transversalzerstäuber 35 eine Zerstäuberkammer 31 auf, deren Aussenkontur im Wesentlichen durch ein Viertel eines in axialer Richtung ausgedehnten elliptischen Grundkörpers gebildet wird. An einer der beiden rechteckigen Seitenflächen 36 und 36a ist ein Flüssigkeitskanal 2 quer zu der durch die Seitenfläche 36 definierte Ebene angeordnet. Auf der gewölbten Einlassfläche 37, die aus einem Viertel der Umfangsfläche des elliptischen Grundkörpers gebildet wird, sind vier Gaskanäle 6 jeweils normal und entlang einer Linie 38 in Umfangsrichtung der elliptischen Einlassfläche 37 angeordnet. Es kann, wie im Übrigen für alle anderen Transversal-Zerstäuber, auch eine beliebige andere Anzahl von Gaskanälen 6 vorgesehen sein, mindestens sollten es jedoch zwei sein.

Die Durchmesser der Gaskanäle 6 sind umso grösser, je grösser der Neigungswinkel eta zwischen ihrer Symmetrieachse und der Flächennormalen der Seitenfläche 36a ist. Das durch die Gaskanäle 6 einströmende Zerstäubergas 10 bildet Gasströme 11, die im Wesentlichen quer auf einen aus dem Flüssigkeitskanal 2 austretenden Flüssigkeitsstrahl 5 auftreffen. Dies ist in einer Querschnittsansicht in der Fig. 7 dargestellt.

Die auf Grund der gewölbten Einlassfläche 37 unterschiedlichen Neigungswinkel eta der Gaskanäle 6 relativ zu der offenen Seitenfläche 36a gewährleisten also, dass bei jeder durch den aus dem Gaskanal 6 austretenden und auf den Flüssigkeitsstrahl 5 auftreffenden Gasstrom 11 gebildeten Zerstäubungsstufe der Gasstrom 11 im Wesentlichen quer auf den Flüssigkeitsstrahl 5 auftrifft. Durch diese Neigung der Gaskanäle 6 erhält die Bewegungsrichtung jedes Gasstroms 11 eine Komponente, die antiparallel zur Bewegungsrichtung des Flüssigkeitsstrahls 5 ist.

Die Förderkanäle 6 weisen darüber hinaus einen im Wesentlichen elliptischen Querschnitt auf. Es sind allerdings auch völlig andere Formen denkbar, beispielsweise runde, recht- oder mehreckige.

Ein drittes Ausführungsbeispiel eines Transversalzerstäubers 40 ist in Fig. 5 dargestellt. Er unterscheidet sich vom Transversalzerstäuber 35 dadurch, dass zwei ebene, an die mit dem Flüssigkeitskanal 2 versehene Seitenfläche 36 der Zerstäuberkammer angrenzen und einen Winkel beta bilden. Dies ist in einem Querschnitt in Fig. 8 zu sehen. Der Öffnungsquerschnitt der Gaskanalauslassöffnungen 8 nimmt mit zunehmendem Abstand von der Austrittsöffnung 4 des Flüssigkeitskanals 2 zu.

Ein viertes Beispiel eines Transversalzerstäubers ist in Fig. 6 dargestellt und insgesamt mit dem Bezugszeichen 45 versehen. Es unterscheidet sich vom Transversalzerstäuber 40 lediglich dadurch, dass die Seitenflächen 41 und 41a zusammen mit der Einlassfläche 37 der Zerstäuberkammer 31 eine insgesamt gewölbte Oberfläche 46 bilden, die keine scharfen Kanten aufweist. Durch diese besondere Form ist die Zerstäuberkammer 31 des Transversalzerstäubers 45 optimal an die sich bildende Form des Sprays 14 angepasst.

Die Zerstäubung bei den Transversalzerstäubern 30, 35, 40 und 45 wird erreicht, indem der Gasstrom 11 nach dem Austreten aus der ihm zugeordneten Gaskanalauslassöffnung 8 den Flüssigkeitsstrahl 5 beaufschlagt und Ligamente 12 und Tropfen 13 aus diesem herausreisst. Durch jeden Gaskanal 6 wird eine weitere Zerstäubungsstufe gebildet. Im Fall der Transversalzerstäuber 35, 40 und 45 liegen somit vier Zerstäubungsstufen vor.

Fig. 9 zeigt ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 50 versehenes fünftes Ausführungsbeispiel eines Transversalzerstäubers. Es unterscheidet sich von den Transversalzerstäubern 35, 40 und 45 dadurch, dass lediglich drei Gaskanäle 6 vorgesehen sind, durch die das Zerstäubergas 10 eingeleitet wird. Es könnten aber auch zwei oder mehr als drei Gaskanäle 6 sein. Ferner ist die Zerstäuberkammer 31 an ihrem offenen, den Gaskanälen 6 gegenüberliegenden Ende mit einer Abrisskante 51 versehen, die sich in radialer und axialer Richtung von der Innenwand 52 der Zerstäuberkammer 31 in Richtung des austretenden Sprays erstreckt. Durch die Abrisskante 51 wird der freie Querschnitt der Zerstäuberkammer 31 verringert, was zur Folge hat, dass ein von dem Zerstäubergas 10 gebildeter Anteil des durch die Gasströme 11 aus dem Flüssigkeitsstrahl 5 erzeugten Sprays 14 durch einen von der Abrisskante 51 begrenzten Sprayauslass 53 hindurch beschleunigt wird. Durch diese Beschleunigung infolge der Querschnittsverengung wird die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Zerstäubergas 10 und den grossen Tropfen 13, insbesondere denen, die auf einer Innenwand 52 des Transversalzerstäubers 50 auftreffen und dort oder auf der Abrisskante 51 einen dünnen Film bilden, erhöht, wodurch der Grobsprayanteil des Sprays 14 noch weiter zerstäubt, er durchläuft damit eine zweite Zerstäubungsstufe 26, nachdem er bereits eine erste Zerstäubungsstufe 25 durchlaufen hat. Diese wird durch die Beaufschlagung des Flüssigkeitsstrahls 5 mit den Gasströmen 11 gebildet.

Die Anordnung der Gaskanäle 6 ist so gewählt, dass nur ein kleiner Anteil des zu zerstäubenden Flüssigkeitsstrahls 5 eine Berührung mit der Innenwand 52 oder der Abrisskante 51 erfährt. Dieser Anteil liegt unter 30%, bevorzugt aber unter 10%.

Die Abrisskante 51 wird so kurz wie möglich gehalten, um hydrodynamische Effekte bei der Zerstäubung im Bereich des Sprayauslasses 53 zu verstärken. Der Austrittsquerschnitt des Sprayauslasses 53 entspricht etwa der Summe der Querschnitte der Gaskanäle 6. Darüber hinaus sind auch alle anderen Merkmale der Transversalzerstäuber 35, 40 und 45 bei dem Koaxialzerstäuber 50 verwirklicht.

In Fig. 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Transversalzerstäubers 60 dargestellt, der eine Weiterentwicklung des Transversalzerstäubers 30 ist. Zusätzlich zu den Gaskanälen 6 ist ein Ringkanal 61 vorgesehen, der den Sprayauslass 53 ringförmig umgibt und in Richtung auf den Sprayauslass 53 geöffnet ist. Somit entsteht ausser der Abrisskante 51 eine weitere Abrisskante 51a, die ebenfalls radial nach innen auf den Sprayauslass 53 hin absteht. Durch den Ringkanal 61 wird die Effektivität der zweiten Zerstäubungsstufe 26 im Bereich des Spray-auslasses 53 wesentlich gesteigert. Deshalb kann bei dem Transversalzerstäuber 60 der Gasmassenstrom im Bereich der Gaskanäle 6 reduziert werden. Dies hat zur Folge, dass der Gesamtbedarf an Zerstäubergas 10 bei diesem Ausführungsbeispiel geringfügig unter dem des Transversalzerstäubers 50 liegt. Durch eine tangential abstehende Anordnung eines Gaskanals 6a am Ringkanal 61 entsteht ein Drall des durch den Gaskanal 6a eingeleiteten Gasstroms 11a. Durch eine Erhöhung des Gasstroms im Ringkanal 61 wird der Drall verstärkt und der Öffnungswinkel 2 alpha des Spraykegels 16 erhöht sich. Auf diese Weise lässt sich die Verteilungscharakteristik des Sprays den jeweiligen Anforderungen besonders gut anpassen.

Besonders vorteilhaft ist eine kurze Abrisskante 51, sodass eine hydraulisch ausgebildete Filmströmung an der Abrisskante 51 verhindert wird. Dies bringt den Vorteil, dass sich auf der Abrisskante 51 ein Flüssigkeitsfilm 56 ausbildet, wobei die den Flüssigkeitsfilm 56 bildende Flüssigkeit kein vollausgebildetes Strömungsprofil aufweist, sodass die aerodynamische Zerstäubung weniger Energie benötigt, da hier die kinetische Energie der Turbulenz in der auf die Abrisskante 51 teilweise auftreffenden Tropfen 13 die Zerstäubung unterstützt. Die Länge der Abrisskante 51 ist deshalb so gewählt, dass sie das Fünf- bis Zehnfache des sich in diesem Bereich gebildeten Flüssigkeitsfilms nicht überschreitet. Insbesondere bei kleineren Zerstäubern beträgt die Länge der Abrisskanten 51 weniger als 3 bis 5 mm. Die Verteilungscharakteristik der Tropfengrösse der einzelnen Zerstäubungsstufen 25 und 26 wird durch die Anpassung der Querschnitte der Gaskanäle 6 und 6a sowie der Gasmassenströme beeinflusst. Bevorzugt werden die kleineren Tropfen 13b bei einer bimodalen Grössenverteilung der Tropfen 13, 13a und 13b im Spray 14 in der Zerstäubungsstufe 26 im Bereich des Sprayauslasses 53 erzeugt.

In den Fig. 11 bis 13 ist ein Transversalzerstäuber 70 dargestellt, der eine rotationssymmetrische Zerstäuberkammer 31 in Form einer länglichen Hülse aufweist, deren eines Ende 74 quer zur Symmetrieachse der Zerstäuberkammer 31 mit einem Deckel 71 verschlossen ist. Am Deckel 71 ist ein Flüssigkeitskanal 2 angeordnet, dessen Durchmesser wesentlich kleiner ist als der Durchmesser der Zerstäuberkammer 31, dessen Symmetrieachse jedoch parallel zu der der Zerstäuberkammer 31 verläuft. Jedoch ist der Flüssigkeitskanal 2 exzentrisch am Deckel 71 angeordnet.

An ihrem anderen Ende verjüngt sich die Zerstäuberkammer 31 in radialer und axialer Richtung auf ihre Symmetrieachse hin und bildet dadurch eine Abrisskante 51. Die durch die Abrisskante 51 umgebene verbleibende Öffnung in der Zerstäuberkammer 31 bildet einen Sprayauslass 53. Der Flüssigkeitskanal 2 ist relativ zu einer Endkante 72 der Abrisskante 51 derart angeordnet, dass eine Verbindungslinie 75 zwischen der Endkante 72 und einer Austrittsöffnung 4 des Flüssigkeitskanals 2 mit der Symmetrieachse des Flüssigkeitskanals 2 einen Winkel gamma von etwa 5 DEG bildet.

Ein Gaskanal 6 ist an einer äusseren Umfangswandung 73 der Zerstäuberkammer 31 derart angeordnet, dass eine Gaskanalauslassöffnung 8a sich in tangentialer Richtung auf der Innenseite der Umfangswandung 73 in den Zerstäuberraum 31 hinein eröffnet. Die Symmetrieachse des rotationssymmetrischen Gaskanals 6 verläuft gleichzeitig parallel zu einer vom Deckel 71 festgelegten Ebene. Wahlweise kann bei diesem Ausführungsbeispiel auch die Umfangswandung 73 in axialer Richtung über die Abrisskante 51 hinaus verlängert und mit einer weiteren Abrisskante 51a versehen sein. Diese erstreckt sich ebenfalls in axialer und radialer Richtung auf die Symmetrieachse der Zerstäuberkammer 31 hin, jedoch nicht so weit wie die Abrisskante 51. Durch die axial verlängerte Umfangswandung 73 und die Abrisskante 51 entsteht ein ringförmiger Raum 76, an dem ein zweiter Gaskanal 6a in tangentialer Richtung von der Zerstäuberkammer 31 abstehend angeordnet ist. Die Symmetrieachse des Gaskanals 6a verläuft parallel zu der des Gaskanals 6, jedoch ist der Durchmesser des Gaskanals 6a etwa nur halb so gross wie der des Gaskanals 6. Ferner sind der Gaskanal 6 und der Flüssigkeitskanal 2 relativ zueinander so angeordnet, dass der tangential durch den Gaskanal 6 in die Zerstäuberkammer 31 strömende Gasstrom 11 den aus dem Flüssigkeitskanal 2 austretenden Flüssigkeitsstrahl 5 voll erfasst.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird also die zu zerstäubende Flüssigkeit 2 der Zerstäuberkammer 31 parallel verschoben zur Symmetrieachse der Zerstäuberkammer 31 zugeführt. Durch den im Wesentlichen senkrecht vom Gasstrom 11 des Zerstäubergases 10 angeströmten Flüssigkeitsstrahl 5 wird in der Zerstäuberkammer 31 ein Drall erzeugt, der sich bei einer Verringerung des Querschnittes der Zerstäuberkammer 31, beispielsweise im Bereich des Sprayauslasses 53, durch die Drehimpulserhaltung noch verstärkt. Dieser Drall verstärkt die räumliche Trennung der kleinen und grossen Tropfen 13, wodurch der mittlere Durchmesser der Tropfen 13, die aus der ersten Zerstäubungsstufe 25 im Bereich der Gaskanalauslassöffnung 8 stammen und ohne Wandberührung die zweite Zerstäubungsstufe 26 im Bereich des Sprayauslasses 53 passieren, reduziert wird. Grund hierfür ist, dass die Zerstäuberkammer 31 für die erste Zerstäubungsstufe 25 als Zyklon wirkt, der die Tropfen 13 unterhalb einem bestimmten Durchmesser durch den Sprayauslass 53 passieren lässt, die grossen jedoch nicht.

Die Abrisskante 51 der zweiten Zerstäubungsstufe 26 wird so ausgelegt, dass der nicht abgelenkte intakte Flüssigkeitsstrahl 5 die Zerstäuberkammer 31 nicht verlassen kann, ohne auf die Abrisskante 51 zu treffen.

In den Fig. 14 bis 16 ist ein Zerstäuber 80 dargestellt, der eine Weiterbildung des Transversalzerstäubers 70 ist. Der Flüssigkeitskanal 2 ist, wie dies strichpunktiert dargestellt ist, wahlweise parallel oder geneigt bezüglich der Symmetrieachse der Zerstäuberkammer 31 angeordnet. Ferner eröffnet sich der Gaskanal 6 in einer Richtung, die auf den Flüssigkeitskanal 2 hin weist. Auf diese Weise wird eine Gegenstrom-Geschwindigkeitskomponente des durch den Gaskanal 6 eingeleiteten Gasstroms 11 zum nicht dargestellten Flüssigkeitsstrahl 5 der zu zerstäubenden Flüssigkeit 3 erzeugt.

Der lediglich mit einer einzigen Abrisskante 51 versehene Zerstäuberraum 31 weist jedoch zusätzlich einen tangential an der Umfangswandung 73 der Zerstäuberkammer 31 abstehenden Gaskanal 6 auf, der einerseits eine Innenseite 77 der Umfangswandung 73 und andererseits die Abrisskante 51 berührt. Dadurch wird in Ergänzung zu einer Zerstäubungsstufe 25 im Bereich zwischen der Gaskanalauslassöffnung 8a und der Austrittsöffnung 4 des Flüssigkeitskanals 2, eine zweite Zerstäubungsstufe 26 im Bereich der Gaskanalauslassöffnung 8a des Gaskanals 6a und des durch die Abrisskante 51 begrenzten Sprayauslasses 53 gebildet.

Fig. 17 zeigt als eine Weiterbildung des Transversalzerstäubers 30 einen Zerstäuber 85. Der aus dem Flüssigkeitskanal 2 austretende Flüssigkeitsstrahl 5 trifft auf die Oberfläche der dem Flüssigkeitskanal 2 gegenüberliegenden Wandfläche 15 des Zerstäuberraums 31. Dort bildet sich durch die auftreffenden Tropfen 13 ein Flüssigkeitsfilm 86.

Wie beim Transversalzerstäuber 30 wird ein Gasstrom 11 koaxial in die Zerstäuberkammer 31 eingeleitet und trifft den quer zum Gasstrom 11 gerichteten Flüssigkeitsstrahl 5. Diametral dem Flüssigkeitskanal 2 gegenüberliegend erstreckt sich an der äusseren Umfangswandung 73 der Zerstäuberkammer 31 ein im Querschnitt halbringförmiger Gaskanal 6a, an den sich ein Umlenkvorsprung 21 anschliesst, der sich in Richtung auf die Umfangswandung 73 sowie in axialer Richtung hin ausdehnt. Das Ende des Umlenkvorsprungs 21 sowie der Umfangswandung 73 bildet eine Gaskanalauslassöffnung 8a, durch die der Gasstrom 11a hindurchströmt und den Flüssigkeitsfilm 86 von der Gaskanalauslassöffnung 8a weggerichtet zerstäubt. Hierdurch wird eine zweite Zerstäubungsstufe 26 gebildet, die die erste Zerstäubungsstufe 25 im Bereich des austretenden Flüssigkeitsstrahls 5 ergänzt.

Die Dimensionierungen des Zerstäubers 85 sind so gewählt, dass die Wandberührung des Flüssigkeitsstrahls 5 nur auf einen kleinen Bereich der Wandfläche 15 der Zerstäuberkammer 31 stattfindet, die weniger als etwa 30% des Wandumfangs beträgt. Dies wird erreicht, indem nur ein geringer Teil, weniger als zirka 10%, des zu zerstäubenden Flüssigkeitsstrahls 5 die Wandfläche 15 der Zerstäuberkammer 31 berührt. Deshalb wird zur Verringerung des Bedarfs an Zerstäubergas 10 ein Gasstrom 11a nur in dem Bereich der Wandfläche 15 zugeführt, wo tatsächlich ein Flüssigkeitsfilm 86 entsteht.

Fig. 18 zeigt einen Zerstäuber 90, dessen Flüssigkeitskanal 2 von einem Gaskanal 6 konzentrisch umgeben ist. Eine Gaskanalauslassöffnung 8 ist koaxial an einer rotationssymmetrischen Zerstäuberkammer 31 an ihrem einen, mit einem Deckel 71 verschlossenen Ende angeordnet. Die Austrittsöffnung 4 des Flüssigkeitskanals 2 endet in einer durch den Deckel 71 festgelegten Ebene 96. Dadurch wird eine erste Zerstäubungsstufe 25 im Bereich der Austrittsöffnung 34 und der Gaskanalauslassöffnung 8 gebildet.

In axialer Richtung ist von der Austrittsöffnung 4 entfernt quer zur Symmetrieachse der Zerstäuberkammer 31 eine kegelstumpfförmige Prallscheibe 91 angeordnet, deren im Durchmesser grössere Basisfläche 92 der Austrittsöffnung 4 abgewandt ist. Der Durchmesser der Basisfläche 92 ist etwas kleiner als der Durchmesser der Zerstäuberkammer 31. Der schrägen Umfangswandung 94 der Prallscheibe 91 zugewandt, erstreckt sich von der inneren Kammerwand 93 der Zerstäuberkammer 31 ein radial nach innen abstehender, in seiner Höhe in axialer Richtung zunehmender Vorsprung 95, der in Verbindung mit der schrägen Umfangswandung 94 der Prallscheibe 91 einen ringförmigen Sprayauslass 53 bildet. Dieser Sprayauslass 53 ist auf Grund der ihn begrenzenden Umfangswandung 94 und des Vorsprungs 95 in axialer Richtung von der Austrittsöffnung 4 weg verjüngt. Über den Vorsprung 95 hinaus erstreckt sich die Zerstäuberkammer 31 noch weiter in axialer Richtung.

Die zweite Zerstäubungsstufe 26 wird im Wesentlichen durch den ringförmigen Sprayauslass 53 gebildet. Der aus der Auslassöffnung 4 austretende Flüssigkeitsstrahl 5 wird teilweise durch den Gasstrom 11 zerstäubt. Der nicht fein genug zerstäubte Teil des Flüssigkeitsstrahls 5 trifft in Form von Tropfen 13 und Ligamenten 12 auf die Prallscheibe 91 und bildet dort einen Flüssigkeitsfilm 86, der sich in Richtung auf die Umfangswandung 94 der Prallscheibe 91 hin erstreckt. Durch den verengten Sprayauslass 53 wird der von dem Zerstäubergas 10 gebildete Anteil des in der Zerstäubungsstufe 25 erzeugten Sprays 14 beschleunigt und reisst den Flüssigkeitsfilm 86 mit, wodurch dieser zerstäubt wird. Diese zweite Zerstäubungsstufe 26 durchlaufen in erster Linie die in der ersten Zerstäubungsstufe 25 erzeugten zu grossen Tropfen 13 und Ligamente 12.

Anhand Fig. 20 wird die Dimensionierung des Zerstäubers 90 erläutert. Der Durchmesser D' der Prallscheibe 91 beträgt etwa das 0,2- bis 0,4fache der Länge L der ersten Zerstäubungsstufe 25. Diese ist festgelegt durch den Abstand der Austrittsöffnung 4 des Flüssigkeitskanals 2 von der Prallscheibe 91. Es sind aber auch Verhältnisse zwischen dem Durchmesser D' der Prallscheibe 91 und der Länge L der Zerstäubungsstufe 25 möglich, die zwischen 0,05 und 1 liegen. Ferner ist der freie Querschnitt der Zerstäubungsstufe 25 etwa gleich dem der Zerstäubungsstufe 26. Die Länge L der Zerstäubungsstufe 25 entspricht etwa dem fünf- bis zehnfachen Durchmesser D des zu zerstäubenden Flüssigkeitskanals 2.

Die Prallscheibe 91 kann flach sein, wie sie bei dem in Fig. 18 dargestellten Zerstäuber 90 vorgesehen ist. Denkbar sind aber auch pilzförmige oder kegelförmige Körper. Die Abrisskanten 51a und 51 an der Prallscheibe 91 und dem Vorsprung 95 sind scharfkantig. Mit abnehmendem Durchmesser D' der Prallscheibe 91 nimmt der mittlere Tropfendurchmesser bei sonst gleichen Bedingungen für diese Zerstäubungsvorrichtung zu.

In Fig. 19 ist eine Weiterbildung des Zerstäubers 90 dargestellt. Der Zerstäuber 100 weist zusätzlich einen Gaskanal 6a auf, der die Zerstäuberkammer 31 koaxial umgibt. Sowohl am Ende der Zerstäuberkammer 31 als auch am Gaskanal 6a sind Umlenkvorsprünge 21 und 21a vorgesehen, wie sie am Koaxialzerstäuber 20 vorgesehen sind. Diese legen eine ringförmige Gaskanalauslassöffnung 8a fest, wodurch der durch den Gaskanal 6a strömende Gasstrom 11a im Wesentlichen auf die Symmetrieachse der Zerstäuberkammer 31 hin gerichtet austritt. Nicht dargestellt ist die Möglichkeit, den Gaskanal 6a nicht ringförmig, sondern exzentrisch anzuordnen, wie dies bei dem Transversalzerstäuber 70 vorgesehen ist. Auf diese Weise kann ein zusätzlicher Drall erzeugt werden. Diese Ausführungsform ist ideal für die Erzeugung eines Sprays 14 nach bestimmten Vorgaben zur Verteilungscharakteristik oder eines Sprays 14 mit zeitlich veränderlicher Tropfengrösse. Hierzu wird der Gasstrom 11a, der durch den Gaskanal 6a zugeführt wird, zeitlich variiert. Ein bimodales Spray 14 wird erzeugt, indem im Bereich der Zerstäubungsstufe 26 kleinere Tropfen 13 erzeugt werden als in der Zerstäubungsstufe 25.

In Fig. 21 und 22 ist ein Zerstäuber 105 dargestellt, der in Ergänzung zum Zerstäuber 90 zwei Gaskanäle 6a und 6b aufweist, die einander diametral gegenüberliegend radial von der Zerstäuberkammer 31 nach aussen abstehen. Möglich wäre auch ein einzelner oder auch mehrere Gaskanäle. Die Gaskanäle 6a und 6b sind in axialer Richtung etwa zwischen der Prallscheibe 91 und der Austrittsöffnung 4 des Flüssigkeitskanals 2 angeordnet. Der freie Querschnitt der Zerstäubungsstufe 26 im Bereich der Prallscheibe 91 entspricht etwa der Summe der Querschnitte der Gaskanäle 6, 6a und 6b der Zerstäubungsstufe 25. Denkbar ist auch, auf den konzentrischen Gaskanal 6 ganz zu verzichten.

Für den Zerstäuber 110, der in den Fig. 23 und 24 dargestellt ist, gilt für das Verhältnis der Querschnitte das gleiche wie für den Zerstäuber 105. Der Zerstäuber 110 unterscheidet sich jedoch vom Zerstäuber 105 dadurch, dass die Gaskanäle 6a und 6b zwar in derselben Ebene liegend an der Zerstäuberkammer 31 nach aussen abstehend angeordnet sind, jedoch bezogen auf einen Durchmesser durch die Zerstäuberkammer 31 seitlich versetzt. Dadurch kann ein durch die Gaskanäle 6a und 6b eingeleitetes Zerstäubergas 10 in der Zerstäuberkammer 31 zusätzlich einen Drall erzeugen.

Fig. 25 zeigt einen Zerstäuber 115, der eine Kombination der Zerstäuber 100 und 105 ist. Ausgehend von dem Zerstäuber 105 sind zwei weitere Gaskanäle 6c und 6d vorgesehen, die an dem Ende der Zerstäuberkammer 31 angeordnet sind, an der sich auch die Prallscheibe 91 befindet. Es sind jedoch auch nur ein einzelner oder mehrere Gaskanäle denkbar. Die Zerstäuberkammer 31 ist in Richtung des Sprayauslasses 53 im Durchmesser verjüngt und bildet durch die Verjüngung einen Umlenkvorsprung 21. Die Gaskanäle 6c und 6d münden ebenfalls in einen Umlenkvorsprung 21a, wodurch eine Gaskanalauslassöffnung 8a gebildet wird, die den Sprayauslass 53 ringförmig umgibt. Auch bei dem Zerstäuber 115 können sämtliche Gaskanäle 6a bis 6d seitlich versetzt angeordnet sein, wie dies beim Zerstäuber 110 der Fall ist.

Der in Fig. 26 dargestellte Zerstäuber 120 unterscheidet sich vom Zerstäuber 115 dahingehend, dass die Gaskanäle 6a und 6b radial nach aussen abstehend zusätzlich in axialer Richtung von der Austrittsöffnung 4 weg geneigt sind. Darüber hinaus ist beim Zerstäuber 120 kein Gaskanal 6 vorgesehen, der den Flüssigkeitskanal 2 umgibt. Wahlweise kann er auch vorhanden sein. Dieser ist folglich direkt am Deckel 71 der Zerstäuberkammer 31 angeordnet, und zwar koaxial zur Zerstäuberkammer 31. Durch die geneigte Anordnung der Gaskanäle 6a und 6b kann das Zerstäubergas 10 mit einer Gegenstromkomponente auf den aus der Austrittsöffnung 4 austretenden Flüssigkeitsstrahl 5 hin gerichtet werden, was die Zerstäubung zusätzlich fördert. Die Gaskanäle 6a bis 6d können wahlweise radial abstehen, wie beim Zerstäuber 105, oder aber bezogen auf den Durchmesser des Zerstäuberraums seitlich versetzt angeordnet sein, wie beim Zerstäuber 110.

Durch die exzentrische Anordnung der Gaskanäle 6a und 6b, kann die Zerstäubungsstufe 25 mit einem Drall versehen sein. Ebenso kann auch die Zerstäubungsstufe 26 drallbehaftet sein. Dies wird durch eine exzentrische Anordnung der Gaskanäle 6c und 6d erreicht. Dabei können sowohl ein Paralleldrall, bei dem die Gasströme 11 und 11a gleichsinnig rotieren, der beiden Zerstäubungsstufen 25 und 26, aber auch ein Konterdrall, bei dem die Gasströme 11 und 11a gegensinnig rotieren, realisiert werden. Ein Konterdrall ist insbesondere bei einer hohen Tropfendichte, ein Paralleldrall bei einer geringen Tropfendichte vorteilhaft. Dabei führt der Konterdrall zu kleineren Tropfen 13 und zu einem kleineren Spraywinkel alpha , allerdings wird die Tropfenkollision erhöht. Im Gegensatz hierzu führt der Paralleldrall zu grösseren Tropfen 13, zu grösserem Spraywinkel alpha und vermindert dadurch die Tropfenkollision.

Die mit Bezug zu den Fig. 25 und 26 dargestellten Ausführungsbeispiele, die Zerstäuber 115 und 120, sind ideal für die Erzeugung eines Sprays 14 nach bestimmten Vorgaben zur Verteilungscharakteristik oder eines Sprays 14 mit zeitlich veränderlichen Tropfengrösse. Dazu werden die Gasströme 11c und 11d für die Zerstäubungsstufe 26 durch die Gaskanäle 6c und 6d zeitlich variiert. Diese werden zur Erzeugung eines bimodalen Sprays 14 derart gesteuert, dass die Zerstäubungsstufe 26 die kleineren Tropfen 13 erzeugt.

In den Fig. 27 bis 34 sind Dralldüsenzerstäuber dargestellt. Ihnen gemeinsam ist eine erste Zerstäubungsstufe 25, bei der die Flüssigkeit 3 durch einen Flüssigkeitskanal 2 in eine Druckdralldüse 126 unter Druck eingeleitet wird. Alternativ kann auch eine Rücklaufdralldüse verwendet werden. Beide Düsen weisen jeweils einen sich verjüngenden Querschnitt in Richtung auf eine Austrittsöffnung 4a hin auf. Im Innern der Dralldüse 126 befindet sich eine nicht näher dargestellte Drallkammer, in der die Flüssigkeit 3 eine hohe Rotation erfährt. Die ausströmende rotierende Flüssigkeit 3 bildet einen rotierenden Filmkegel 127, der zu Tropfen 13 und Ligamenten 12 zerfällt. Dabei bilden sich grosse und kleine Tropfen 13a und 13b.

Die Abmessungen der grossen Tropfen 13a werden reduziert, indem eine Druckdralldüse 126 mit einer im Durchmesser kleineren Austrittsöffnung 4a eingesetzt und der Förderdruck erhöht wird, um einen gleichen Flüssigkeitsmassenstrom zu zerstäuben. Diese Massnahme führt zu einer Verkleinerung aller Tropfen 13, 13a und 13b, auch solcher, die von vornherein schon klein waren.

Der rotierende Filmkegel 127 ist hohl, in ihm befindet sich keine Flüssigkeit 3. Wenn das Spray 14 in einer ruhenden Atmosphäre erzeugt wird, saugt es Luft an, die von aussen in Richtung auf die Symmetrieachse des Sprays 14 hin strömt. Die angesaugte Luft lenkt die kleinen Tropfen 13b aus ihrer Bahn und reisst sie in Richtung auf die Symmetrieachse des Filmkegels 127 hin, während die grossen Tropfen 13a durch ihre Trägheit ihre Flugrichtung beibehalten. Dies hat zur Folge, dass bei einem bestimmten axialen Abstand von der Austrittsöffnung 4a die Tropfengrösse mit zunehmendem radialen Abstand von der Symmetrieachse des Sprays 14 zunimmt.

In der Fig. 27 ist ein Drallzerstäuber 125 dargestellt, der eine die Druckdralldüse 126 koaxial umgebende Gaskappe 128 aufweist. Die Gaskappe 128 verjüngt sich auf eine Kappenauslassöffnung 129 hin. Ein die Kappenauslassöffnung 129 umgebendes Ende der Gaskappe 128 bildet eine Abrisskante 51, die in den Spraykegel 14 hineinragt. Die besonders unerwünschten grossen Tropfen 13a treffen daher auf der Abrisskante 51 auf und bilden dort einen Flüssigkeitsfilm 86. Dieser wird zerstäubt, indem ein die Gaskappe 128 koaxial durchströmender Gasstrom 11 des Zerstäubergases 10 durch die verengte Kappenauslassöffnung 129 beschleunigt wird. Die kleinen Tropfen 13b des Sprays 14 verlassen den Drallzerstäuber 125 durch die Kappenauslassöffnung ungehindert. Durch diese geometrische Massnahme reduziert sich ein durch den Öffnungswinkel des Filmkegels 127 vorgegebener Spraywinkel delta auf einen reduzierten Spraywinkel epsilon . Dies ist in Fig. 31 dargestellt.

Die intakte Länge 1 des rotierenden Filmkegels 127 entspricht je nach Art des Filmzerfalls in der Regel dem Fünf- bis Fünfzehnfachen eines Bohrungsdurchmessers der Austrittsöffnung 4a der Druckdralldüse 126. Der Trennungseffekt zwischen grossen und kleinen Tropfen 13a und 13b verstärkt sich mit einer Zunahme des Gasstroms 11 und des Axialabstands A der Austrittsöffnung 4a zur Abrisskante 51. Je niedriger die Geschwindigkeit des Gasstroms 11 ist, umso mehr Zerstäubergas 10 wird zur Tropfentrennung benötigt. Die mittlere Grösse der Tropfen 13 der von der Gaskappe 128 nicht abgeschiedenen Tropfen 13 und 13b wird kleiner mit wachsendem Unterschied zwischen dem Öffnungswinkel delta des Filmkegels und einem reduzierten Spraywinkel epsilon .

Die Grösse der Tropfen 13c des in der zweiten Zerstäubungsstufe 26 zerstäubten Flüssigkeitsfilms 86 wird durch die Geschwindigkeit des Gasstroms 11 beeinflusst. Der Gasstrom 11 dient nicht nur der Selektion zwischen grossen und kleinen Tropfen 13a und 13b, sondern er bewirkt auch die Zerstäubung des Flüssigkeitsfilms 86 in der Zerstäubungsstufe 26.

Ein in Fig. 28 dargestellter Drallzerstäuber 135 ist grundsätzlich identisch aufgebaut wie der Drallzerstäuber 125. Zusätzlich weist er eine weitere Gaskappe 128a auf, die die Gaskappe 128 koaxial umgibt und in Richtung auf eine Kappenauslassöffnung 129a hin verjüngt ist. Durch diese Anordnung entsteht ein die Gaskappe 128 hülsenförmig umgebender Gaskanal 6a, der in eine ringförmige Gaskanalauslassöffnung 8a übergeht, die die Kappenauslassöffnung 128a an ihrem inneren Rand ringförmig umgibt. Das in den Gaskanal 6a eingeleitete Zerstäubergas 10 bildet einen ringförmigen Gasstrom 11a, der durch die verjüngte Form der Gaskappen 128 und 128a in Richtung auf die Symmetrieachse des Sprays 14 hin gerichtet wird. Der Gasstrom 11a unterstützt auf diese Weise die Zerstäubung des Flüssigkeitsfilms 86, indem der Gasstrom 11a direkt auf den Flüssigkeitsfilm 86 hin gerichtet wird, der über die Abrisskante 51 hinweg abtropft.

Ein weiterer Drallzerstäuber 145 ist in Fig. 29 zu sehen. Ausgehend vom Drallzerstäuber 125 wurden einige Veränderungen vorgenommen. Eine Gaskanaleinlassöffnung 7 der Gaskappe 128 ist mit einem Kappendeckel 136 verschlossen, durch den lediglich der Flüssigkeitskanal 2 zentral und damit koaxial in das Innere der Gaskappe 128 eindringt. Zwei Gaskanäle 6 und 6a sind jeweils um 180 DEG versetzt an der Gaskappe 128 so angeordnet, dass sie tangential von dieser nach aussen abstehen. Denkbar ist auch nur ein einzelner Gaskanal 6 oder aber auch mehr als zwei Gaskanäle. Ihre Gaskanalauslassöffnungen 8 und 8a befinden sich im Bereich einer Verbindungskante 146 der Gaskappe 128 und des Kappendeckels 136. Das durch die Gaskanäle 6 und 6a eingeleitete Zerstäubergas 10 bildet Gasströme 11 und 11a, die tangential in das Innere der Gaskappe 128 einströmen und auf diese Weise einen die Druckdralldüse 126 rotierend umgebenden Gaswirbel bilden. Dies erhöht die Effektivität der Trennung zwischen grossen und kleinen Tropfen 13a und 13b, die in der Zerstäubungsstufe 25 gebildet werden. Je nach Rotationsrichtung des Gaswirbels relativ zur Rotationsrichtung des Filmkegels 127 vergrössert sich der Öffnungswinkel delta des Filmkegels 127.

Ein in Fig. 30 dargestellter Drallzerstäuber 155 ist eine Kombination der Drallzerstäuber 135 und 145. Bei der Beschreibung des Drallzerstäubers 155 wird von einem Drallzerstäuber 135 ausgegangen, dessen Gaskanaleinlassöffnungen 7 und 7a der Gaskappen 128 und 128a jeweils mit einem Kappendeckel 136 beziehungsweise 136a quer zur Symmetrieachse der Gaskappen 128 und 128a verschlossen sind.

Analog zum Drallzerstäuber 145 sind an der Gaskappe 128a zwei Gaskanäle 6 und 6a tangential abstehend an dieser angeordnet, wobei auch nur ein einzelner Gaskanal 6 oder aber auch mehr als zwei Gaskanäle denkbar sind. In gleicher Weise sind an der Gaskappe 128a zwei Gaskanäle 6b und 6c in tangential abstehender Richtung derart angeordnet, dass sich deren Gaskanalauslassöffnungen 8b und 8c im Verbindungsbereich des Deckels 136a mit der Gaskappe 128a tangential in das Innere der Gaskappe 128a hinein eröffnen. Die Gaskanäle 6b und 6c sind jeweils um 180 DEG versetzt an der Gaskappe 128a angeordnet.

Das durch die Gaskanäle 6b und 6c eingeleitete Zerstäubergas 10 bildet einen drallbehafteten Gasstrom 11a, der die Gaskappe 128 rotierend umströmt. Er tritt an der Kappenauslassöffnung 129a aus und zerstäubt den von der Abrisskante 51 abtropfenden Flüssigkeitsfilm 86.

Das bei den Drallzerstäubern 125, 135, 145 und 155 direkt auf den Filmkegel 127 einwirkende Zerstäubergas 10 führt nur zu einer Selektion zwischen grossen und kleinen Tropfen 13a und 13b, nicht jedoch zu einer Verkleinerung der Tropfengrösse. Die Geschwindigkeit des Zerstäubergases 10 ist deshalb relativ niedrig und liegt im Bereich zwischen 50 und 60 m/s. Der Axialabstand A von der Austrittsöffnung 4a der Druckdralldüse 126 zur Abrisskante 51 beträgt die mehrfache Länge l des zu zerstäubenden Filmkegels 127. Besonders günstig sind Dimensionierungen, bei denen der Axialabstand der zweifachen Länge l des intakten Filmkegels 127 entspricht. Die Austrittsgeschwindigkeit der Flüssigkeit 3 aus der Druckdralldüse 126 wird so eingestellt, dass sie die Geschwindigkeit des Zerstäubergases 10 übersteigt. Dies ist jedoch nicht zwingend der Fall. Denkbar wäre auch eine Geschwindigkeit des Zerstäubergases 10, die die Geschwindigkeit der Flüssigkeit 3 übersteigt.

In Fig. 32 ist ein Drallzerstäuber 165 dargestellt, der im Wesentlichen dem Drallzerstäuber 125 entspricht. Er unterscheidet sich jedoch dahingehend, dass der Axialabstand A zwischen der Austrittsöffnung 4a der Druckdralldüse 126 und der Abrisskante 51 der Gaskappe 128 etwas kürzer ist als die intakte Länge 1 des rotierenden Filmkegels 127, der aus der Druckdralldüse 126 austritt. Ferner ragt die Abrisskante 51 nicht in den rotierenden Filmkegel 127 hinein. Durch die sich verjüngende Gaskappe 128 wird der von dem Zerstäubergas 10 gebildete Gasstrom 11 in Richtung auf den rotierenden Filmkegel 127 hin umgelenkt. Die Zerstäubungsstufen 25 und 26 fallen beim Drallzerstäuber 165 räumlich zusammen.

In Fig. 33 ist eine Weiterbildung des Drallzerstäubers 165 dargestellt. Dieser Drallzerstäuber 175 ist wie der Drallzerstäuber 140 mit einem die Gaskanaleinlassöffnung 7 bedeckenden Kappendeckel 136 versehen. Zwei Gaskanäle 6 und 6a, denkbar ist auch nur ein einzelner oder aber auch mehr als zwei, sind wie beim Drallzerstäuber 145 tangential abstehend an der Gaskappe 128 angeordnet. Im Gegensatz zum Drallzerstäuber 145 beträgt der Axialabstand A zwischen der Austrittsöffnung 4a und der Abrisskante 51 lediglich etwa 2/3 der Länge l des intakten rotierenden Filmkegels 127. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ragt die Abrisskante 51 nicht in den rotierenden Filmkegel 127 hinein.

Ein in Fig. 34 dargestellter Drallzerstäuber 185 ist im Wesentlichen identisch mit dem Drallzerstäuber 175, bei diesem Ausführungsbeispiel ist jedoch der Axialabstand A so gewählt, dass er in etwa der Länge l des rotierenden Filmkegels 127 entspricht. Die Abrisskante 51 ragt so weit vor, dass der rotierende Filmkegel 127 auf der Abrisskante 51 auftrifft und dort einen Flüssigkeitsfilm 86 bildet.

Durch die Zufuhr des Zerstäubergases 10 als Gasstrom 11 wird der Zerfall des rotierenden Filmkegels 127 durch die Scherkräfte des Zerstäubergases 10 beschleunigt. Die Geschwindigkeit des Zerstäubergases 10 wird bei den Drallzerstäubern 165, 175 und 185 höher gewählt als die des zerfallenden Filmkegels 127. Das Zerstäubergas 10 weist Geschwindigkeiten im Bereich zwischen 30 und 120 m/s auf, der Filmkegel 127 dagegen Geschwindigkeiten zwischen 5 und 50 m/s, bevorzugt jedoch zwischen 10 und 30 m/s.

Beim Drallzerstäuber 185 wird der entstehende Flüssigkeitsfilm 86 in analoger Weise zerstäubt, wie das im Zusammenhang mit den Drallzerstäubern 125, 135, 145 und 155 bereits beschrieben wurde.

In den Fig. 35 bis 40 sind verschiedene Ausführungsformen von Austrittsöffnungen 4 des Flüssigkeitseinlasses 2 dargestellt, wie sie bei allen bislang beschriebenen Zerstäubungsvorrichtungen Anwendung finden können.

Fig. 35 zeigt einen Querschnitt durch einen Flüssigkeitskanal 2 im Bereich der Austrittsöffnung 4. Diese verjüngt sich in Auslassrichtung. Quer zur Fliessrichtung der Flüssigkeit 3 ist ein zylindrischer Widerstandskörper 200 im Flüssigkeitskanal 2 angeordnet, der sich über den gesamten Querschnitt des Flüssigkeitskanals 4 erstreckt, jedoch etwa nur etwa 20 bis 50% dessen Durchmessers aufweist, beispielsweise 30%, wie in der Fig. 35 dargestellt. Der Abstand zwischen dem Widerstandskörper 200 und einer Austrittskante 204 kann zwischen dem Einfachen und dem Fünffachen des Durchmessers des Widerstandskörpers 200 liegen. Vorzugsweise entspricht er dem doppelten Durchmesser, wie dies bei der in der Fig. 35 dargestellten Ausführungsform vorgesehen ist. Der Widerstandskörper 200 dient zur Erzeugung von Turbulenzen in der Flüssigkeit 3 und fördert dadurch die Zerstäubung des Flüssigkeitsstrahls 5.

In den Fig. 37 und 38 ist ein Flüssigkeitskanal 2 zu sehen, in dem eine Widerstandsplatte 201 angeordnet ist, die sich über den gesamten Querschnitt des Flüssigkeitskanals 4 erstreckt, jedoch eine Dicke aufweist, die weniger als die Hälfte des Durchmessers des Flüssigkeitskanals 2 beträgt, beispielsweise nur ein Viertel. Eine Normale der Widerstandsplatte 201 verläuft dabei quer zur Symmetrieachse des Flüssigkeitskanals 2. Der Flüssigkeitskanal 2 ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel auf die Austrittsöffnung 30 hin verjüngt. Die Widerstandsplatte 201 erstreckt sich innerhalb des Flüssigkeitskanals 2 nur bis zum Übergang 202, ab dem sich der Flüssigkeitskanal 2 verjüngt.

Die Fig. 39 und 40 zeigen speziell geformte Austrittsöffnungen 4c und 4d des Flüssigkeitskanals 2. Sie weisen jeweils ein sich in Fliessrichtung der Flüssigkeit erweitertes Austrittsende 210 auf. Die Austrittsöffnung 4a ist in Form einer trompetenförmigen Bohrung gestaltet, die sich auch entgegen der Fliessrichtung erweitert.

Als Vorstufe zur Zerstäubung wird ein runder Flüssigkeitsstrahl 5 erzeugt, indem die Flüssigkeit 3 durch eine Austrittsöffnung 4c in Form einer runden Bohrung oder durch einen ringförmigen Flüssigkeitskanal 4 geleitet wird. Der Flüssigkeitsstrahl 5 lässt sich umso günstiger zerstäuben, je höher die kinetische Energie seiner Turbulenz ist. Ein Flüssigkeitsstrahl 5, der durch das Durchströmen einer kurzen zylindrischen Bohrung erzeugt wurde, ist arm an kinetischer Energie, weil die Flüssigkeit 3 durch mögliche Strömungsablösung ohne Wandkontakt die Bohrung durchströmen kann. Dieser Nachteil wird durch die Austrittsöffnung 4c überwunden, die sich in Ausflussrichtung zunächst verjüngt, auf das Austrittsende 210 hin jedoch wieder erweitert.

Die Turbulenz wird zusätzlich erhöht, wenn die Flüssigkeit 2 vor dem Eintreten in die Austrittsöffnung 4 einen Widerstand umströmen muss, der beispielsweise durch den Widerstandskörper 200 oder die Widerstandsplatte 201 gebildet wird. Als andere Formen von Strömungswiderständen eignen sich Drähte, Kreuze oder sonstige Körper. Zusätzlich wird die Turbulenz in einem durchströmten rohrförmigen Flüssigkeitskanal 2, durch eine raue Innenwandung 211 des Flüssigkeitskanals 2 oder durch die Vergrösserung der Wandfläche durch Einbauten erhöht, wie dies beispielsweise durch die Widerstandsplatte 201 realisiert ist.

Die Aufweitung des Austrittsendes 210 der Austrittsöffnung 4c und 4d führt zu einer Verminderung der Austrittsgeschwindigkeit, was zur Zerstörung der hydraulisch ausgebildeten Geschwindigkeitsprofile führt. Dies verstärkt letztendlich die Turbulenz. Voraussetzung hierfür ist jedoch, dass keine Strömungsablösung in der Austrittsöffnung 4c und 4d auftritt.

Deshalb ist die Oberfläche 212 des sich erweiternden Austrittsendes 210 glatt. Sie weist keine scharfen Kanten auf und der Aufweitungswinkel theta übersteigt 30 DEG nicht. Vorzugsweise sind Aufweitungswinkel theta zwischen 5 DEG und 20 DEG vorgesehen.

Die im Zusammenhang mit den Fig. 35 bis 40 beschriebenen Massnahmen zur Erhöhung der Turbulenz können in Verbindung mit allen vorhergehenden Ausführungsbeispielen von Zerstäubungsvorrichtungen eingesetzt werden, insbesondere findet die Austrittsöffnung 4c bevorzugt Anwendung bei Druckdralldüsen 126 zur Erzeugung eines rotierenden Flüssigkeitskegels, der ab einer bestimmten Rotationsgeschwindigkeit hohl ist. Alle Massnahmen haben zur Folge, dass die Zerfallslänge des Flüssigkeitsstrahls 5 deutlich verkürzt wird. Ferner führt dies zu einer Verminderung der benötigten kinetischen Energie des Gasstroms 11. Dadurch kann auf einen Kompressor zur Erzeugung von hohem Gasdruck verzichtet werden. Der Gasstrom 11 kann also durch ein gewöhnliches Fördergebläse bereitgestellt werden. Es ist nämlich wesentlich Energie sparender, den Förderdruck der Flüssigkeit 3 anstatt den Druck des Gasstroms 11 zu erhöhen, da bei Zerstäubungen der Flüssigkeitsvolumenstrom wesentlich geringer ist als der Volumenstrom des Gasstroms 11.

Alle bislang beschriebenen Ausführungsformen von Zerstäubungsvorrichtungen können Anwendung finden bei der Zerstäubung von flüssigen Brennstoffen sowie bei der Verbrennung. Besondere Anwendung finden derartige Zerstäubungsvorrichtungen bei der Verbrennung von Heizöl 225. Dieses muss zunächst verdampft und mit der Verbrennungsluft vermischt werden. Die Verdampfung wird in der Regel durch die Zerstäubung eingeleitet.

In Fig. 41 ist schematisch ein Heizölbrenner 219 mit einer mehrstufigen Ölzerstäubung dargestellt. Ein Verbrennungsraum 220 ist auf seiner Einlassseite 222 verschlossen und mit einem mehrstufigen Zerstäuber 221 versehen. Der rotationssymmetrische Zerstäuber 221 ist am rotationssymmetrischen Verbrennungsraum 220 koaxial angeordnet. Der Verbrennungsraum 220 weist an seiner Einlassseite 222 zusätzliche Einlassöffnungen 223 auf, die jedoch auch weggelassen werden können, durch die die Verbrennungsluft 224 zugeführt wird, die nicht als Zerstäubergas 10 für die Zerstäubung verwendet wird. Als mehrstufiger Zerstäuber 221 kann jede der bereits beschriebenen Zerstäubungsvorrichtungen eingesetzt werden. Die bislang beschriebenen Zerstäubungsvorrichtungen erlauben eine Heizölzerstäubung mit der für die Verbrennung benötigte Luft, auch wenn diese mit einem Lüfterrad, das ein Förderniveau von weniger als 10 kPa aufweist, der Zerstäubung und der Verbrennung zugeführt wird. Bei Heizungen mit Brennerleistungen unter 15 kW kann bereits ein Förderdruck unter 2,5 kPa ausreichend sein. Dies ermöglicht die folgenden Varianten von Zerstäubungsvorrichtungen.

Ein Teil der für die Verbrennung benötigten Luft wird zunächst dem mehrstufigen Zerstäuber 221 als Zerstäubergas 10, der andere durch die Einlassöffnungen 223 als Verbrennungsluft 224 zugeführt. Der Anteil des Zerstäubergases 10 an der gesamten für die Verbrennung benötigten Luft beträgt zwischen 30 und 50%. Sowohl das Zerstäubergas 10 als auch die Verbrennungsluft 224 werden durch ein Gebläse, das nicht dargestellt ist, bereitgestellt.

Die Verwendung eines Gebläses führt zwangsläufig zu einem verminderten Gasdruck bei einer aerodynamischen Zerstäubung. Theoretisch ist der Zerstäubergasbedarf bei sonst gleichen Bedingungen umgekehrt proportional zum Förderdruck der Gaszufuhr. In der Praxis nimmt der Volumenstrombedarf an Zerstäubergas überproportional zu, da es sehr schwierig ist, den Gasvolumenstrom der Zerstäubung so zuzuführen, dass die ganze Gasmenge mit der zu zerstäubenden Flüssigkeit in Wechselwirkung tritt. Diese überproportionale Zunahme des Zerstäubergasbedarfs mit sinkendem Förderdruck kann zur Folge haben, dass mehr Luft, beispielsweise 50% mehr, für die Zerstäubung als für die Ölverbrennung benötigt wird, wenn statt einem Kompressor nur ein gewöhnliches Lüfterrad oder ein Gebläse verwendet wird. Aus diesem Grund wird, anders als aus dem Stand der Technik bekannt, zur Effizienzsteigerung der Zerstäubung zusätzlich ein Teil des Abgases als Zerstäubergas verwendet, um den erhöhten Bedarf an Zerstäubergas zu decken. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn bereits die gesamte für die Verbrennung benötigte Luft als Zerstäubergas verwendet wird, aber zur Deckung des Bedarfs nicht ausreicht.

Besonders vorteilhaft erweist sich die Zuführung des Zerstäubergases 10 mit einem Drall, wie das bei den Zerstäubungsvorrichtungen 70, 80, 110, 145, 155, 175 und 185 vorgesehen ist. Dieser Drall erhöht die Flammenstabilität bei der Verbrennung ohne zusätzliche Bauteile für eine Flammenstabilisierung, wenn das Brennstoff-Luft-Gemisch in ein den Verbrennungsraum 220 bildendes Flammrohr 226 eingeleitet wird.

In Fig. 42 ist schematisch dargestellt, wie bei einer mehrstufigen Heizölzerstäubung ein Abgasstrom 240 einem Luftstrom 241 beigemischt wird. Dazu dient ein Gebläse 242, das eingangsseitig mit einer Abgasleitung 243 und einer Frischluftleitung 244 und ausgangsseitig über eine Zerstäubungsluftleitung 245 mit dem Zerstäuber 221 verbunden ist. Die Luft-Abgas-Mischung wird zur Zerstäubung verwendet. Der Abgasstrom 240 erhöht den Gasvolumenstrom für die Zerstäubung und verbessert sie. Ferner wird die Neigung zur Stickoxidbildung bei der Verbrennung vermindert. In dem Gebläse 242 vermischen sich der Abgasstrom 240 und der Luftstrom 241. Durch die intensive Vermischung kann ein grösserer Abgasvolumenstrom rezirkuliert werden, ohne dass bei der Verbrennung Folgeprobleme auftreten. Der Anteil des Abgasvolumenstroms bezogen auf den Luftvolumenstrom beträgt über 10%, wodurch die Stickoxidbildung besonders stark herabgesetzt wird. Probleme beim Brennerstart, wie sie bei herkömmlichen Abgasrückführungen auftreten, wenn die rezirkulierte Abgasmenge mehr als 5 bis 10% beträgt, werden dadurch wirksam vermieden.

Die nicht für die Zerstäubung benötigte Verbrennungsluft 224 wird mit einer tangentialen Komponente dem Verbrennungsraum durch die Einlassöffnungen 223 zugeführt, um die Mischungsvorbereitung und die Flammenstabilität zu optimieren.

Fig. 43 zeigt schliesslich einen Heizbrenner 219a als ein weiteres Beispiel des Einsatzes einer mehrstufigen Zerstäubungsvorrichtung bei der Heizölzerstäubung und Verbrennung. Dabei wird ausgegangen von dem mit Bezug auf die Fig. 41 beschriebenen Heizbrenner 219. Die Verbrennung wird dabei so gestaltet, dass die kleinen Tropfen 13 für die Verbrennung als Tropfen direkt durch Entziehung von Verdampfungswärme aus der umgebenden Gasphase verdampfen, die unverdampften grossen Tropfen 13 und Ligamente 12 jedoch einer zusätzlichen Zerstäubungsstufe 246 unterworfen werden. Diese weitere Zerstäubungsstufe 246 wird durch ein Spritzblech 250 realisiert, das den Abgasauslass 251 des Flammrohrs 226 beabstandet bedeckt. Das Spritzblech 250 ist ebenso rotationssymmetrisch gestaltet wie der Abgasauslass 251, die Symmetrieachsen des Spritzblechs 250 und des Flammrohrs 226 fallen zusammen. Die unverdampften grossen Tropfen 13 und Ligamente 12, die auf Grund ihrer Trägheit auf das Spritzblech 250 treffen, verdampfen dort, denn das Spritzblech 250 wird durch die zu einer Richtungsänderung vor dem Verlassen des Verbrennungsraums 220 gezwungenen Abgase stark aufgeheizt. Vor dem Verdampfen auf dem Spritzblech 250 bilden die Tropfen und Ligamente einen Ölfilm 252, der zunächst durch die Verbrennungsgase zerstäubt wird.

Gleiches wird erreicht, indem der Zerstäuber 221 so ausgelegt wird, dass die grossen Tropfen 13 und Ligamente 12 auf die innere Umfangswandung 253 des Flammrohrs 226 treffen, dort einen Ölfilm 252a bilden und anschliessend verdampfen. Die grossen Tropfen 13 und Ligamente 12 werden folglich durch heisse Stellen des Verbrennungsraums 220 herausselektiert und durchlaufen eine Zerstäubungsstufe 246a im Bereich der inneren Umfangswandung 253 oder die Zerstäubungsstufe 246.

Bevorzugte Abmessungen für das Spritzblech 250 und den Abgasauslass 251 sind im Verhältnis zum Durchmesser D des Abgasauslasses 251 gegeben. Anwendung finden Spritzblechdurchmesser S, die zwischen dem Durchmesser D und dem 1,5fachen des Durchmessers D des Abgasauslasses 251 liegen. Der Abstand zwischen dem Spritzblech 257 und dem Abgasauslass 251 beträgt zwischen dem 0,2- bis 0,5fachen des Durchmessers des Abgasauslasses 251.

Bei dem Heizölbrenner 219a ist lediglich ein Spritzblech 250 vorgesehen. Es sind jedoch auch andere Brenner denkbar, die mehrere parallel zueinander angeordnete Spritzbleche 250 und 250a aufweisen, die im Verbrennungsraum 220 angeordnet sind und diesen in Verbindung mit jeweils einem quer zur Längsachse angeordneten, eine zentrale Durchgangsöffnung 251a aufweisenden und mit der Umfangswandung 253 verbundenen Umlenkblech 254 mehrstufig verengen. Die Spritzbleche 250a und die Umlenkbleche 254 sind bei dem Heizbrenner 219a in Fig. 43 gestrichelt eingezeichnet.

Es kann zusätzlich oder für sich allein auch ein Spritzblech 250b parallel zum Spritzblech 250 ausserhalb des Verbrennungsraumes 220 angeordnet sein. Die Dimensionierung des Spritzbleches 250b ist analog dem Spritzblech 250 vorgesehen. Die Verbrennung ist nicht auf den Verbrennungsraum 220 beschränkt.

Weitere Anwendungen für mehrstufige Zerstäubungsvorrichtungen, wie sie durch die vorliegende Erfindung bereitgestellt werden, liegen, abgesehen von der Heizölzerstäubung, in der Flüssigbrennstoffaufbereitung für motorische Verbrennungen, Gasturbinen und Antriebe in der Luft- und Raumfahrt. Ferner können sie Verwendung finden im Bereich der Autoindustrie und in Kraftwerken.

Darüber hinaus kann die Zerstäubung einer Flüssigkeit 3 zur Luftbefeuchtung im Bereich der Klimatechnik angewandt werden. Im medizinischen Bereich sind Anwendungen bei der Inhalation denkbar. Zerstäubungsvorrichtungen der beschriebenen Art können auch in Lackieranlagen, oder ganz allgemein beim Lackieren und Beschichten von Oberflächen angewandt werden.

Claims (95)

1. Verfahren zum Zerstäuben eines bewegten flüssigen Mediums, bei dem das Medium in einem Zerstäubungsvorgang zu einem Spray bestehend aus Tropfen und/oder Ligamenten unterschiedlicher Grösse zerstäubt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Spray durch mindestens einen Feinsprayanteil und einen Grobsprayanteil gebildet wird, wobei der Grobsprayanteil durch die während des Zerstäubungsvorgangs gebildeten Tropfen und/oder Ligamente gebildet wird, die eine bestimmte Grösse überschreiten, und dass der Grobsprayanteil mindestens einem weiteren Zerstäubungsvorgang unterworfen wird, wodurch ein weiteres Spray mit einem Feinsprayanteil und einem Grobsprayanteil gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Zerstäubungsvorgang zeitabhängig geregelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem bewegten Medium ein Strahl geformt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem bewegten Medium ein Film geformt wird.

5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Zerstäubungsvorgang räumlich getrennt von mindestens einem vorhergehenden Zerstäubungsvorgang durchgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der voranstehenden -Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium bei jedem Zerstäubungsvorgang mechanisch und/oder aerodynamisch zerstäubt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Medium zum aerodynamischen Zerstäuben ein Zerstäubergas zugeführt wird, das mit dem Medium in Wechselwirkung tritt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Zerstäubergas schneller als das Medium bewegt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Zerstäubergas vor dem Zerstäubungsvorgang in einer Richtung bewegt wird, die eine Komponente parallel oder antiparallel zu einer Bewegungsrichtung des Mediums aufweist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Zerstäubergas vor dem Zerstäubungsvorgang in einer Richtung bewegt wird, die eine Komponente quer zu einer Bewegungsrichtung des Mediums aufweist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zerstäubergas ein Drall erzeugt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium von dem Zerstäubergas im Wesentlichen symmetrisch umgeben wird.

13. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spray und/oder das einen Gasanteil des Sprays bildende Zerstäubergas nach dem Zerstäubungsvorgang beschleunigt wird.

14. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium vor dem Zerstäubungsvorgang geteilt wird.

15. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium in einem Zerstäuberraum zerstäubt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium an mehr als einer Stelle dem Zerstäuberraum zugeführt wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium dem im Wesentlichen axialsymmetrischen Zerstäuberraum axialsymmetrisch zugeführt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium dem im Wesentlichen axialsymmetrischen Zerstäuberraum exzentrisch zugeführt wird.

19. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erzeugte Spray einer Richtungsänderung unterworfen wird.

20. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grobsprayanteil aufgefangen und daraus ein Mediumfilm gebildet wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Mediumfilm höchstens halb so dick wie ein Film des Mediums in einem vorangehenden Zerstäubungsvorgang gebildet wird.

22. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Mediumfilm höchstens ein Drittel so dick wie ein Strahl des Mediums in einem vorangehenden Zerstäubungsvorgang gebildet wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Mediumfilm zu einem Spray mit einem Feinsprayanteil und einem Grobsprayanteil zerstäubt wird.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Mediumfilm derart zerstäubt wird, dass der bei der Zerstäubung entstehende Grobsprayanteil kleinere Tropfen aufweist als der den Mediumfilm bildende Grobsprayanteil.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium zu annähernd gleichen Teilen mechanisch und aerodynamisch zerstäubt wird.

26. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Medium vor dem Zerstäubungsvorgang Turbulenzen erzeugt werden.

27. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium vor dem Zerstäubungsvorgang in Rotation versetzt wird.

28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem rotierenden Medium ein Filmkegel erzeugt wird.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium vor dem Eintritt in den Zerstäuberraum gegen als Widerstand wirkende Bauteile geleitet wird.

30. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 29 dadurch gekennzeichnet, dass das Medium vor dem Eintritt in den Zerstäuberraum eine Druckdralldüse durchströmt.

31. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium brennbar ist und dass es zum Erzeugen von Wärme verbrannt wird.

32. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Feinsprayanteil verdampft wird.

33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass eine zur Verdampfung benötigte Wärme einer den Feinsprayanteil umgebenden Gasphase entzogen wird.

34. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grobsprayanteil verdampft wird.

35. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Grobsprayanteil vor der Verdampfung ein Film gebildet wird.

36. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass eine zur Verdampfung benötigte Wärme dem Film von heissen, mit dem Film in Kontakt stehenden Bereichen eines die Verbrennung umgebenden Raumes zugeführt wird.

37. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass während einer Zündphase einer Verbrennung des brennbaren Mediums der Grobsprayanteil weniger als 1% des gesamten Sprays beträgt.

38. Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündphase zwischen 10 und 40 Sekunden andauert.

39. Verfahren nach Anspruch 37 oder 38, dadurch gekennzeichnet, dass in einer stationären Verbrennungsphase im Anschluss an die Zündphase der Grobsprayanteil weniger als 10% des gesamten Sprays beträgt.

40. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil eines beim Verbrennen erzeugten Abgases als Zerstäubergas verwendet wird.

41. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der zum Verbrennen zugeführten Verbrennungsluft als Zerstäubergas verwendet wird.

42. Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil der als Zerstäubergas verwendeten Verbrennungsluft zwischen 30% und 50% der gesamten Verbrennungsluft ausmacht.

43. Verfahren nach Anspruch 41 oder 42, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil der als Zerstäubergas verwendeten Verbrennungsluft während der Zündphase grösser ist als während der stationären Phase.

44. Vorrichtung zum Zerstäuben eines flüssigen Mediums mit mindestens einer eine Mediumbewegungsrichtung vorgebende Einlassöffnung für das Medium und einer Sprayauslassöffnung für ein von der Vorrichtung in einer ersten Zerstäubungsstufe erzeugtes Spray bestehend aus Tropfen und/oder Ligamenten unterschiedlicher Grösse, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1; 20; 30; 35; 40; 45; 50; 60; 70; 80; 85; 90; 100; 105; 110; 115; 120; 125; 135; 145; 155; 165; 175; 185; 195) mindestens eine weitere Zerstäubungsstufe (26) aufweist zum Zerstäuben eines Grobsprayanteils des aus mindestens einem Feinsprayanteil und dem Grobsprayanteil gebildeten Sprays (14), wobei der Grobsprayanteil durch die Tropfen (13) und/oder Ligamente (12) gebildet wird, die eine bestimmte Grösse überschreiten.

45. Vorrichtung nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Zerstäubungsstufe zeitlich regelbar ist.

46. Vorrichtung nach Anspruch 44 oder 45, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerstäubungsstufe (25; 26) mindestens einen Zerstäuberraum (31; 128) umfasst.

47. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 44 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass der Zerstäuberraum (31; 128) mindestens eine Zerstäubergaseinlassöffnung (8; 8 a) zum Zuführen eines Zerstäubergases (10) umfasst, die eine Zerstäubergasbewegungsrichtung bestimmt.

48. Vorrichtung nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerstäubergaseinlassöffnung (8; 8a) die Einlassöffnung (4) für das Medium (3) umgibt.

49. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 46 bis 48, dadurch gekennzeichnet, dass der Zerstäuberraum (31; 128) im Wesentlichen eine Rotationssymmetrie aufweist.

50. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 46 bis 49, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassöffnung (4) des Mediums (3) so angeordnet ist, dass die Mediumbewegungsrichtung eine Komponente parallel zur Symmetrieachse des Zerstäuberraumes (31; 128) aufweist.

51. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 46 bis 50, dadurch gekennzeichnet, dass die Symmetrieachsen der Einlassöffnung (4) des Mediums (3) und des Zerstäuberraumes (31; 128) identisch sind.

52. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 47 bis 51, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassöffnung (4) und die Zerstäubergaseinlassöffnung (8; 8a) so angeordnet sind, dass die Mediumbewegungsrichtung eine Komponente quer zur Zerstäubergasbewegungsrichtung aufweist.

53. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 47 bis 52, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassöffnung (4) und die Zerstäubergaseinlassöffnung (8; 8a) so angeordnet sind, dass die Mediumbewegungsrichtung eine Komponente parallel zur Zerstäubergasbewegungsrichtung aufweist.

54. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 47 bis 52, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassöffnung (4) und die Zerstäubergaseinlassöffnung (8; 8a) so angeordnet sind, dass die Mediumbewegungsrichtung eine Komponente antiparallel zur Zerstäubergasbewegungsrichtung aufweist.

55. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 47 bis 54, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerstäuber-gas-einlassöffnung (8; 8a) im Bereich der Einlassöffnung (4) des Mediums (3) angeordnet ist.

56. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 47 bis 55, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerstäuber-gaseinlassöffnung (8a) im Bereich der Sprayauslassöffnung (53) angeordnet ist.

57. Vorrichtung nach Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerstäubergaseinlassöffnung (8a) die Sprayauslassöffnung (53) ringförmig umgibt.

58. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 44 bis 57, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerstäubungsstufe (25, 26) eine Tropfenselektionsvorrichtung zum Aussondern von grossen Tropfen aufweist und die Tropfenselektionsvorrichtung durch mindestens einen Vorsprung (51, 51a) gebildet wird, der mindestens teilweise in ein von dem Spray (14) erfülltes Volumen (16) hineinragt.

59. Vorrichtung nach Anspruch 58, dadurch gekennzeichnet, dass die Tropfenselektionsvorrichtung (51, 51a) einen Teil des Zerstäuberraumes bildet.

60. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 58 oder 59, dadurch gekennzeichnet, dass die Tropfenselektionsvorrichtung (51) die Sprayauslassöffnung (53) umgibt und in diese hineinragt.

61. Vorrichtung nach Anspruch 60, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindungslinie (75) zwischen dem Zentrum der Einlassöffnung (4) des Mediums (3) und einer Kante (72) des Vorsprungs (51) mit der Symmetrieachse des Zerstäuberraumes (31) mindestens einen Winkel von 5 DEG bilden.

62. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 58 bis 61, dadurch gekennzeichnet, dass die Tropfenselektionsvorrichtung (51) ein Teil einer Zerstäubergaseinlassöffnung (8; 8a) ist.

63. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 46 bis 62, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprayauslassöffnung (53) einen kleineren Durchmesser als der Zerstäuberraum (31; 128) aufweist.

64. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 44 bis 63, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprayauslassöffnung (53) mindestens teilweise mit einem Auslasshindernis (91) beabstandet bedeckt ist.

65. Vorrichtung nach Anspruch 64, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslasshindernis (91) eine Symmetrieachse aufweist, die parallel zur Symmetrieachse der Auslassöffnung (53) verläuft.

66. Vorrichtung nach Anspruch 65, dadurch gekennzeichnet, dass die Symmetrieachse des Auslasshindernisses (91) mit derjenigen der Auslassöffnung zusammenfällt.

67. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 64 bis 66, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslasshindernis (91) innerhalb des Zerstäuberraumes (31) angeordnet ist und dass eine Durchtrittsöffnung zwischen dem Auslasshindernis (91) und dem Zerstäuberraum (31) sich in Richtung auf die Sprayauslassöffnung (53) hin verjüngt.

68. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 64 bis 67, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zerstäubungszonenlänge (L) durch den Abstand der Einlassöffnung (4) des Mediums (3) und dem Auslasshindernis (91) festgelegt ist und dass der Durchmesser (D') des Auslasshindernisses (91) grösser als das 0,05fache der Zerstäubungszonenlänge (L) beträgt.

69. Vorrichtung nach Anspruch 68, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (D') des Auslasshindernisses (91) kleiner als die Zerstäubungszonenlänge (L) ist.

70. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 68 oder 69, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis der Durchmesser (D') des Auslasshindernisses (91) und der Zerstäubungszonenlänge (L) zwischen 0,2 und 0,4 beträgt.

71. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 68 bis 70, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerstäubungszonenlänge (L) dem 5- bis 100fachen des Durchmessers (D) eines durch die Einlassöffnung (4) des Mediums (3) austretenden Mediumstrahles (5) entspricht.

72. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 46 bis 71, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassöffnung (4) des Mediums (3) so angeordnet ist, dass eine Mediumbewegungsrichtung und die Symmetrieachse des Zerstäuberraumes (31; 128) einen Winkel zwischen 0 DEG und 180 DEG bilden.

73. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 44 bis 72, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckdralldüse (126) vorgesehen ist.

74. Vorrichtung nach Anspruch 73, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckdralldüse (126) eine Druckdralldüsenauslassöffnung (4a) aufweist und dass die Einlassöffnung (4) des Mediums (3) durch die Druckdralldüsenauslassöffnung (4a) gebildet wird.

75. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 47 bis 74, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerstäuber-gas-einlassöffnung (8; 8a) so angeordnet ist, dass die Zerstäubergasbewegungsrichtung eine Komponente parallel zu einer Tangente in Umfangsrichtung des Zerstäuberraumes (31; 128) aufweist.

76. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 73 bis 75, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerstäuber-gaseinlassöffnung (8; 8a) so angeordnet ist, dass die Zerstäubergasbewegungsrichtung eine parallele Komponente zur Drehrichtung eines aus der Druckdralldüse (126) austretenden Mediumkegels (127) im Bereich des Zusammentreffens von Medium (3) und Zerstäubergas (10) aufweist.

77. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 73 bis 75, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerstäubergasbewegungsrichtung eine antiparallele Komponente zur Drehrichtung eines aus der Druckdralldüse (126) austretenden Mediumkegels (127) im Bereich des Zusammentreffens von Medium (3) und Zerstäubergas (10) aufweist.

78. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 44 bis 77, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Mediumzuführung zur Einlassöffnung (4; 4a; 4b; 4c; 4d) des Mediums (3) ein Einlasshindernis (200; 201) angeordnet ist.

79. Vorrichtung nach Anspruch 78, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Einlasshindernis (200; 201) im Wesentlichen in einer Richtung quer zur Mediumbewegungsrichtung erstreckt.

80. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 78 oder 79, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlasshindernis durch einen zylindrischen Körper (200) gebildet wird.

81. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 78 oder 79, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlasshindernis durch eine Platte (201) gebildet wird.

82. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 44 bis 81, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Einlassöffnung (4c; 4d) des Mediums (3) in Richtung der Mediumbewegungsrichtung erweitert.

83. Vorrichtung nach Anspruch 82, dadurch gekennzeichnet, dass ein durch die Erweiterung (210) vorgegebener Aufweitungswinkel ( theta ) weniger als 30 DEG aufweist.

84. Vorrichtung nach Anspruch 83, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufweitungswinkel ( theta ) zwischen 5 DEG und 20 DEG liegt.

85. Heizbrenner zum Verbrennen von flüssigen brennbaren Medien mit einem eine Einlassöffnung für das Medium und eine Auslassöffnung für Verbrennungsprodukte auf weisenden Verbrennungsraum, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (1; 20; 30; 35; 40; 45; 50; 60; 70; 80; 85; 90; 100; 105; 110; 115; 120; 125; 135; 145; 155; 165; 175; 185; 195; 221) zum Zerstäuben nach einem der Ansprüche 44 bis 84 an der Einlassöffnung des Verbrennungsraums (220) vorgesehen ist.

86. Heizbrenner nach Anspruch 85, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Zerstäuben zeitlich regelbar ist.

87. Heizbrenner nach Anspruch 85 oder 86, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnung (251, 251a) für Verbrennungsprodukte auf einer Innenseite oder einer Aussenseite des Verbrennungsraumes (220) beabstandet durch mindestens ein Hindernis (250; 250a; 250b) bedeckt wird.

88. Heizbrenner nach Anspruch 87, dadurch gekennzeichnet, dass das Hindernis (250; 250a; 250b) durch eine Scheibe gebildet wird.

89. Heizbrenner nach einem der Ansprüche 87 oder 88, dadurch gekennzeichnet, dass die Symmetrieachsen des Hindernisses (250; 250a; 250b) und der Auslassöffnung (251, 251a) für die Verbrennungsprodukte zusammenfallen.

90. Heizbrenner nach einem der Ansprüche 87 bis 89, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (S) des Hindernisses (250; 250a; 250b) mindestens dem Durchmesser (D) der Auslassöffnung (251, 251a) für die Verbrennungsprodukte entspricht.

91. Heizbrenner nach einem der Ansprüche 87 bis 90, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (S) des Hindernisses (250; 250a; 250b) maximal dem 1,5fachen des Durchmessers (D) der Auslassöffnung (251, 251a) entspricht.

92. Heizbrenner nach einem der Ansprüche 87 bis 90, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (H) zwischen der Auslassöffnung (251, 251a) für die Verbrennungsprodukte und dem Hindernis (250; 250a; 250b) mindestens dem 0,2fachen des Durchmessers (D) der Auslassöffnung (251, 251a) für die Verbrennungsprodukte entspricht.

93. Heizbrenner nach einem der Ansprüche 87 bis 92, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (H) zwischen der Auslassöffnung (251, 251a) und dem Hindernis (250; 250a; 250b) höchstens dem 0,5fachen des Durchmessers (D) der Auslassöffnung (251) entspricht.

94. Heizbrenner nach einem der Ansprüche 85 bis 93, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abgasrückführung (243) vorgesehen ist, die die Auslassöffnung (251, 251a) für die Verbrennungsprodukte mit mindestens einer Zerstäubergaseinlassöffnung (7; 7a) verbindet.

95. Heizbrenner nach einem der Ansprüche 85 bis 94, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorrichtung (1; 20; 30; 35; 40; 45; 50; 60; 70; 80; 85; 90; 100; 105; 110; 115; 120; 125; 135; 145; 155; 165; 175; 185; 195; 221) zum Zerstäuben ein Gebläse (242) vorgeschaltet ist zum Erzeugen eines Zerstäubergasstroms (240, 241).